I suoi migliori ranking ATP sono stati il 9º posto in singolare nel luglio del 2019 e il 7º in doppio raggiunto nel luglio del 2015, che ne fanno l'unico giocatore italiano presente nella top 10 di entrambe le specialità dall'introduzione della classifica computerizzata. È stato presente nella top 100 per 822 settimane, di cui 708 consecutive, nonché per 17 stagioni, di cui 16 consecutive.
Miglior giocatore italiano in singolare per 292 settimane e complessivamente per cinque stagioni, è uno specialista della terra rossa, superficie su cui ha conquistato otto dei suoi nove titoli del circuito maggiore, tra cui spicca il Masters 1000 di Monte Carlo nel 2019, primo successo italiano nel Principato nell'era Open eguagliato da Jannik Sinner nel 2026. Il suo miglior risultato ottenuto in singolare nei tornei del Grande Slam sono i quarti di finale al Roland Garros nel 2011.
In doppio, specialità in cui è considerato uno dei migliori interpreti italiani della storia, ha vinto otto tornei ATP tra cui gli Australian Open 2015 insieme a Simone Bolelli, unico successo di una coppia italiana in un torneo maschile del Grande Slam nell'era Open, nonché il primo della storia del tennis italiano conseguito su una superficie diversa dalla terra rossa. Inoltre, proprio nella stagione 2015, ha raggiunto con Bolelli la prima storica qualificazione italiana alle ATP World Tour Finals di doppio, concludendo l'anno come quinta migliore coppia al mondo. I Chicchi sono stati i primi doppisti italiani della storia ad entrare in top ten, mentre la posizione n°10 di Fognini a fine 2015 è, insieme a quella di Andrea Vavassori nel 2024, la più alta mai raggiunta da un italiano al termine di una stagione.
Biografia Figlio di Silvana e Fulvio, che è stato determinante per la sua crescita tennistica, è nato nel comune di Sanremo ed è cresciuto ad Arma di Taggia.
L'11 giugno 2016 si è sposato con l'ex tennista Flavia Pennetta, già numero 6 della classifica mondiale e vincitrice degli US Open 2015. In seguito Fognini e la moglie si sono trasferiti a Barcellona, dove il 19 maggio 2017 è nato il loro primo figlio, Federico, così chiamato in memoria del tennista Federico Luzzi, morto nel 2008 a 28 anni. Il 23 dicembre 2019 è nata la seconda figlia, Farah, e il 19 novembre 2021 la terza figlia, Flaminia.
Carriera Juniores Inizia a giocare a tennis ad Arma di Taggia; il suo primo coach è Angelo Rodi e a otto anni passa sotto la guida di Massimiliano Conti. Vince i campionati italiani Under 14 sia in singolare che in doppio; agli Europei Under 14 di Sanremo viene sconfitto agli ottavi dal coetaneo Novak Đoković. A 14 anni opta definitivamente per la carriera tennistica, scartando il calcio, sua seconda passione. A partire dal 2000 viene allenato da Leonardo Caperchi.
Nel marzo del 2003 vince il torneo ITF Under 18 di Sidi Fredj. Al Torneo Avvenire del 2003 perde nei quarti da Juan Martín del Potro, futuro vincitore del torneo, dopo aver servito per il match nel terzo set. Nel luglio 2003 vince i campionati europei Under 16 disputati a Vienna sconfiggendo in finale Aleksandr Krasnorutskij. Nell'aprile 2004 si aggiudica un torneo di Grade 1 e a maggio raggiunge l'8ª posizione nel ranking mondiale juniores.
2002-2006: inizi da professionista Fa la sua prima apparizione tra i professionisti nel 2002 con una sconfitta nel circuito ITF nel torneo Futures Italy F5. Disputa altri sporadici tornei e nel 2004 vince i suoi primi match da professionista al Futures Italy F6 spingendosi fino ai quarti di finale. Nel maggio del 2004 fa il suo debutto nel circuito Challenger al torneo di Torino, ottiene la sua prima vittoria e viene eliminato al secondo da Andreas Seppi. A febbraio 2005 conquista il primo titolo da professionista al Futures Spain F1. Sconfitto in finale all'Italy F3, ad aprile vince il Futures Italy F9. Ad aprile fa la sua prima esperienza nel circuito ATP perdendo nelle qualificazioni degli Internazionali d'Italia. Un infortunio lo tiene fermo per quasi quattro mesi, torna alle gare in settembre e supera le qualificazioni al torneo ATP di Palermo; al suo esordio nel tabellone principale di un torneo ATP viene sconfitto da Daniel Elsner.
Nel 2006 è impegnato in prevalenza nei tornei Challenger, ottenendo pochi successi. Agli Internazionali d'Italia supera nelle qualificazioni Răzvan Sabău e il nº 68 del mondo Novak Đoković; al suo esordio nel tabellone principale di un torneo Masters viene battuto da Thomas Johansson. In luglio supera le qualificazioni al torneo ATP di Amersfoort e ottiene il primo successo nel circuito maggiore sconfiggendo Juan Pablo Guzmán, per poi essere eliminato al secondo turno dall'ex nº 1 del mondo Carlos Moyá. Ad agosto fa la sua prima apparizione in un torneo del Grande Slam nelle qualificazioni degli US Open, ed esce al primo turno per mano del tedesco Benjamin Becker. A settembre ottiene il secondo successo ATP a Palermo eliminando Juan Antonio Marín prima di arrendersi a Nicolás Lapentti.
2007: Vittoria su Murray e Top 100
Sconfitto nelle qualificazioni degli Australian Open, a Santiago raggiunge la prima finale a livello Challenger. Supera le qualificazioni dell'ATP di Barcellona, dove viene eliminato al primo turno. Esce nelle qualificazioni agli Internazionali d'Italia, a maggio interrompe il rapporto con l'allenatore Caperchi e si trasferisce all'accademia di Vilarò e Roig a Barcellona, sotto la guida di Oscar Serrano. Raggiunge la finale al Challenger di Sanremo.
Alla sua prima esperienza al Roland Garros, supera le qualificazioni e debutta nel tabellone principale di una prova del Grande Slam, dove viene battuto al primo turno. Al torneo di Kitzbühel si spinge per la prima volta al terzo turno in un torneo ATP e viene sconfitto da Andreas Seppi. A Montréal consegue la prima vittoria in un Masters 1000, elimina poi a sorpresa il nº 14 ATP Andy Murray, prima di venire eliminato dal nº 1 al mondo Roger Federer. Sconfitto nelle qualificazioni degli US Open e al primo turno a Mumbai, con la semifinale raggiunta in novembre all'Asunción Challenger entra per la prima volta nella top 100 del ranking, in 94ª posizione.
2008: Primo titolo Challenger e prime semifinali ATP
Inaugura il 2008 con l'eliminazione al primo turno agli Australian Open. Raggiunge per la prima volta i quarti di finale a Viña del Mar, mentre, la settimana seguente, disputa a Costa do Sauipe la sua prima semifinale ATP. Esce di scena al secondo turno sia a Buenos Aires, sia al Masters 1000 di Indian Wells e ad aprile sale al 71º posto mondiale. Un infortunio al polso lo tiene fuori dalle gare per quasi tre mesi: salta gli Internazionali d'Italia e il Roland Garros e retrocede alla 103ª posizione del ranking. Al torneo ATP di Varsavia perde in semifinale contro il nº 4 del mondo Nikolaj Davydenko. In giugno fa il suo debutto assoluto a Wimbledon e viene sconfitto al primo turno da Marat Safin.
Il 6 luglio conquista a Torino il suo primo titolo Challenger battendo in finale Diego Junqueira. Al torneo ATP di Umago viene sconfitto in semifinale, mentre ad agosto perde al primo turno degli US Open. A Genova conquista il secondo titolo Challenger. Il 19 settembre fa il suo esordio in Coppa Davis nella sfida vinta contro la Lettonia; nel primo singolare è sconfitto da Ernests Gulbis e a punteggio acquisito si impone su Andis Juška. Sconfitto da Gaël Monfils al primo turno del Masters 1000 di Madrid, salta gli ultimi incontri dell'annata per un infortunio al ginocchio che lo costringe a sottoporsi a un intervento chirurgico e chiude la stagione all'88ª posizione del ranking.
2009-2010: top 60, prima vittoria contro un top 10
Agli Australian Open vince il suo primo match in un torneo del Grande Slam. In marzo, con le due vittorie contro la Slovacchia in Coppa Davis, contribuisce al successo dell'Italia per 4–1. A Monte-Carlo raggiunge gli ottavi di finale; vince la sua prima partita al Masters 1000 di Roma, mentre a Madrid e al Roland Garros viene eliminato al primo turno. Sconfitto all'esordio nei tornei del Queen's e di Eastbourne, a Wimbledon esce al secondo turno. In luglio si aggiudica il Challenger di San Benedetto del Tronto, mentre la settimana successiva, al torneo ATP di Stoccarda raggiunge le semifinali. Sconfitto al secondo turno sia ad Amburgo che ad Umago, sul cemento americano di New Haven e degli US Open non supera il primo turno. Viene nuovamente schierato in una partita di Coppa Davis, vincendo, nella sfida persa contro la Svizzera (a risultato già acquisito). Conclude la stagione senza ottenere altri risultati di rilievo al 54º posto del ranking.
Avvia il 2010 con tre sconfitte consecutive nei primi tornei della stagione, compresi gli Australian Open, e torna alla vittoria a Costa do Sauipe, dove raggiunge i quarti di finale. Nella sfida di Coppa Davis tra Italia e Bielorussia si impone su Aljaksandr Bury. Viene eliminato al secondo turno nel Masters 1000 di Indian Wells, mentre nei successivi sette tornei vince un solo incontro a Belgrado. Al Roland Garros, dopo aver vinto i primi due match al quinto, si arrende a Stan Wawrinka al terzo. A Wimbledon, sconfiggendo Verdasco, ottiene la sua prima vittoria contro un top 10; viene poi eliminato nei sedicesimi di finale. A Båstad raggiunge il secondo turno, mentre la settimana successiva ad Amburgo viene sconfitto al terzo. In America, ottiene una sola vittoria a Toronto, venendo poi sconfitto al primo turno degli U.S. Open; vince quindi il Genoa Open Challenger. Nella sfida di Coppa Davis persa 2–3 contro la Svezia a Lidköping, perde il primo singolare, vincendo il secondo a risultato acquisito dagli svedesi. Sconfitto al primo turno a Bucarest, Fognini annuncia la separazione dal coach Oscar Serrano. Vince quindi i Challenger di Napoli e di Santiago. Sconfitto al primo turno all'ATP di San Pietroburgo e al secondo del Paris Masters, conclude la stagione al 55º posto del ranking ATP.
2011: quarti di finale al Roland Garros e primo titolo ATP in doppio Con il nuovo coach argentino Pablo Martin, raccoglie solo sconfitte al primo turno nei primi tornei stagionali, tra cui gli Australian Open. A Santiago del Cile sconfigge nell'ordine Łukasz Kubot, Albert Ramos Viñolas e Thomaz Bellucci, prima di cedere in semifinale a Tommy Robredo. Ad Acapulco esce al secondo turno contro Stan Wawrinka e viene sconfitto all'esordio nei Masters di Indian Wells e Miami. A Casablanca supera Gerard Granollers Pujol e Blaž Kavčič, contro il quale si era trovato in svantaggio 1–6, 1–5, e nei quarti viene sconfitto da Albert Montañés. A Monte Carlo supera Kevin Anderson e perde al secondo turno con Viktor Troicki. Costretto al ritiro al primo turno a Barcellona, esce al turno di esordio anche agli Internazionali d'Italia e a Nizza. Al Roland Garros supera Denis Istomin, Stéphane Robert e Guillermo García López, accedendo per la prima volta agli ottavi in un torneo del Grande Slam. Batte quindi per 11–9 al quinto set Albert Montañés dopo aver salvato 4 match-point e il giorno successivo annuncia il ritiro dal torneo per infortunio. Il risultato di Parigi gli consente di salire alla 35ª posizione della classifica mondiale, diventando il nuovo nº 1 italiano. L'infortunio lo costringe a saltare il torneo di Wimbledon.