Fognini comezou a súa tempada de 2015 na Copa Hopman.
, asociada con Flavia Pennetta. Italia non chegou á final, terminando na parte inferior do seu grupo. A semana seguinte, xogou no Apia International Sydney como o mellor cabeza de serie, pero tivo a mala sorte de empatar co campión defensor Juan Martín del Potro, que volvía dun descanso de 11 meses por lesión, no seu primeiro partido. Perdeu en tres sets. Fognini gañou o seu primeiro Grand Slam no Aberto de Australia de 2015 xunto a Simone Bolelli, cunha vitoria en dous sets sobre Pierre-Hugues Herbert e Nicolas Mahut na final. Derrotou a Rafael Nadal nas semifinais do Rio Open antes de perder na final contra David Ferrer. En abril, derrotou a Rafael Nadal de novo na terceira rolda do Barcelona Open, pero de novo perdeu na seguinte rolda ante Pablo Andujar. En maio, despois de derrotar a Steve Johnson e Grigor Dimitrov, perdeu ante Tomáš Berdych na terceira rolda do Rome Masters. No US Open, Fognini derrotou a Steve Johnson e Pablo Cuevas para avanzar á terceira rolda, onde causou un gran trastorno, derrotando a Rafael Nadal en cinco sets, procedente de dous sets e un descanso de saque baixo tanto no terceiro como no cuarto sets. Neste partido, Nadal gañou os dous primeiros sets, e anteriormente fora de 151 a 0 en Grand Slam que liderou dous sets a cero. Con 70 vitorias, Fognini acabou vencendo a Nadal en cinco sets. Posteriormente perdeu o seu cuarto partido contra Feliciano López.