Fognini aloitti kauden
Hopman Cup, Flavia Pennettan kanssa. Italia ei päässyt finaaliin, vaan sijoittui ryhmänsä pohjalle. Seuraavana viikolla hän pelasi Apia International Sydneyllä huippukilpailussa, mutta oli epäonnistuva vetämään puolustavan mestarin Juan Martín del Potron, joka palasi yksitoista kuukautta kestäneestä loukkaantumisesta, ensimmäisessä ottelussa. Hän hävisi kolmessa erässä. Fognini voitti ensimmäisen Grand Slaminsa Australian avoimissa 2015 Simone Bolellin rinnalla, voittaen Pierre-Hugues Herbertin ja Nicolas Mahutin finaalissa. Hän voitti Rafael Nadalin Rio Openin semifinaalissa ennen kuin hävisi finaalissa David Ferrerille. Huhtikuussa hän voitti Rafael Nadalista jälleen Barcelonan avoimen kolmannella kierroksella, mutta hävisi jälleen seuraavassa kierroksessa Pablo Andujarille. Toukokuussa hän voitti Steve Johnsonin ja Grigor Dimitrovin, mutta hävisi Tomáš Berdychille Rooman mestarien kolmannessa kierroksessa. US Openissa Fognini voitti Steve Johnsonin ja Pablo Cuevasin ja pääsi kolmanteen kierrokseen, jossa hän aiheutti merkittävän järkytyksen, voittaen Rafael Nadalin viidessä setissä, joka tuli kahdesta setistä ja palvelun keskeytyksestä sekä kolmannessa että neljännessä setissä. Siinä ottelussa Nadal voitti kaksi ensimmäistä settiä, ja aiemmin hän oli ollut 151 vastaan 0 Grand Slam -otteluissa, joissa hän johti kaksi settiä nollaan. Fognini voitti Nadalista viidessä setissä. Myöhemmin hän hävisi neljännen kierroksen ottelunsa Feliciano Lópezille.