Fognini a 2015-ös szezont a Hopman Kupán kezdte.
, Flavia Pennetta társa. Olaszország nem jutott el a döntőbe, a csoport alján végzett. A következő héten az Apia International Sydney-ben játszott, de szerencsétlen volt, hogy az első mérkőzésében a védőbajnok, Juan Martín del Potrot, aki tizenegy hónapos sérülés után tért vissza, vonta. Három szettben vesztett. Fognini megnyerte első Grand Slam-ját a 2015-ös Ausztrál Nyitott dupla versenyen Simone Bolelli mellett, Pierre-Hugues Herbert és Nicolas Mahut ellen egyenes setekben nyert a döntőben. A Rio Open félfináljában legyőzte Rafael Nadalot, majd a döntőben David Ferrerrel veszített. Áprilisban ismét legyőzte Rafael Nadal-t a Barcelona Open harmadik fordulójában, de a következő fordulóban ismét Pablo Andujar ellen veszített. Májusban, miután legyőzte Steve Johnsont és Grigor Dimitrovot, Tomáš Berdych ellen veszített a római mesterek harmadik fordulójában. Az US Open-en Fognini legyőzte Steve Johnsont és Pablo Cuevas-t, hogy továbbjutjon a harmadik fordulóba, ahol nagy felfordulást okozott, öt szettben legyőzte Rafael Nadalt, két szettből és egy szünetből mind a harmadik, mind a negyedik szettben. Ebben a meccsen Nadal megnyerte az első két szettet, és korábban 151 <unk> 0 volt a Grand Slam mérkőzéseiben, ahol két szettet vezetett nullára. Fognini 70 győzelmet szerzett, és végül öt szettben legyőzte Nadalot. Később elvesztette a negyedik körben Feliciano López ellen.