La principal diferencia es el sistema de gestión de paquetes, APT para Ubuntu y todas las Debian. RPM para FEdora y todas las Red Hat.
La otra diferencia, menos notable es la selección de paquetes que se instalan con el sistema, mientras que Ubuntu instala un set de aplicaciones mínimo muy bien escogido (desde mi punto de vista), Fedora te permite instalar gran cantidad de paquetes y configurar de muchas maneras tu sistema (servidor, estación de trabajo, escritorio, con diferentes aplicaciones según cada caso). Para Ubuntu solo necesitas descargar un CD, con fedora te bajas 5.
Aqui una tablita que tiene comparativas interesantes.
Saludos