Trasferitosi giovanissimo a Roma, Fontana studiò inizialmente con Pietro da Cortona e Carlo Rainaldi, per poi entrare nella cerchia di Gian Lorenzo Bernini, che fece di lui un collaboratore insostituibile per le sue conoscenze tecniche e per l'abilità nel disegno.
Architetto di buona capacità e di sicuro mestiere, Fontana divenne in seguito il genio ispiratore di tutto lo sviluppo costruttivo della Roma tra fine del XVII e XVIII secolo, caratterizzata, più che da grandi innovazioni, da una sorta di classicheggiante eclettismo che riuniva, stornandole dagli elementi più rivoluzionari, le maniere dei tre "grandi" del Seicento, Bernini, Borromini e Pietro da Cortona. Fontana fu anche un ottimo promotore dei propri progetti, che presentò sempre corredati da stampe e volumi illustrativi, come il celebre e monumentale Tempio Vaticano (1694), un compendio illustrato della storia della basilica di San Pietro in Vaticano in cui era compreso il progetto per il terzo braccio a chiusura della piazza berniniana e per l'abbattimento dell'asse di case che costituiva la "spina" del quartiere medievale di Borgo per aprire un vasto viale di accesso alla basilica, antesignano dell'attuale, moderna Via della Conciliazione.
Progetto non realizzato per una grande chiesa a pianta centrale cupolata, dedicata ai Ss. Martiri, da costruire all'interno del Colosseo.
Operò anche al di fuori di Roma, sono frutto di questa attività la Cattedrale di Montefiascone, per la quale progettò ed eseguì la cupola; va poi ricordato anche il monastero dei Gesuiti nella città di Loyola, in Spagna, precisamente nel villaggio natale di Sant'Ignazio fondatore della Compagnia di Gesù, un grandioso edificio barocco formato da una basilica centrale sormontata da una cupola e due ali che ricordano la struttura dell'Escorial (1681-1738). Pare inoltre che abbia partecipato, con altri famosi architetti dell'epoca, alla stesura definitiva del progetto del Palazzo Nazionale di Mafra.[5]
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