Fontana przybył do Rzymu do swego brata jako dwudziestoletni młodzieniec pragnący zgłębić tajniki architektury antycznej i współczesnej. Szybko zyskał uznanie kardynała Montalto, dla którego wykonał projekt i zrealizował rodową kaplicę (Cappella del Presepio) w bazylice Santa Maria Maggiore.  Gdy kardynał stał się papieżem Sykstusem V, Fontana został jego nadwornym architektem i faworytem, którego papież nobilitował i wyniósł do rangi budowniczego bazyliki św. Piotra (San Pietro in Vaticano). To on prowadził prace nad jej rozbudową i on ukończył ostatecznie kopułę świątyni według projektu Michała Anioła (Michelangelo Buonarroti), wespół z odpowiedzialnym za nią Giacomo della Portą i 800 robotnikami, którzy przez prawie dwa lata dzień i noc pracowali nad tym przedsięwzięciem. Drugim trudnym zadaniem, z którym musiał się zmierzyć Fontana, było przeniesienie wielotonowego egipskiego obelisku na centralne miejsce przed bazyliką watykańską. To on wyszedł jako zwycięzca z rozpisanego konkursu, w którym wzięło udział 500 architektów i inżynierów proponujących najkorzystniejsze rozwiązanie tego nad wyraz skomplikowanego inżynieryjnego problemu.

Oskarżenia o defraudację publicznych pieniędzy, które spadły na niego za pontyfikatu kolejnego papieża Klemensa VII, spowodowały, że w 1592 roku Fontana opuścił miasto, a sukcesorem jego warsztatu i zajmowanych funkcji został jego siostrzeniec Carlo Maderno. Fontana osiadł w Neapolu, gdzie dalej z powodzeniem pracował i gdzie ostatecznie zmarł. Ze sporządzonego przed śmiercią testamentu wynikało, że był osobą zamożną, właścicielem wielu nieruchomości w Neapolu, które przekazał swoim trzem córkom i czterem synom. Jeden z nich, Giulio Cesare, kontynuował architektoniczne dzieło ojca w Neapolu. Jak przystało na dobrego chrześcijanina, Domenico nie zapomniał w swej ostatniej woli o potrzebujących – przekazał odpowiednią sumę dla ośmiu dziewcząt ze swego rodzinnego miasteczka Melide, aby zabezpieczyć im posag i w ten sposób pomóc w zamążpójściu. 

Najważniejsze prace i obiekty Domenica Fontany w Rzymie:

• Kaplica Sykstusa V (Cappella Sixtina) w kościele Santa Maria Maggiore (1584), projekt pomników nagrobnych papieży Piusa V i Sykstusa V
• Pałac Montalto w pobliżu bazyliki Santa Maria Maggiore
• Przeniesienie i ustawienie egipskiego obelisku (obelisk Vaticano) na środku placu św. Piotra (Piazza di San Pietro) (1587)
• Ustawienie innych obelisków na Piazza di San Giovanni in Laterano, Piazza del Popolo, Piazza di Santa Maria Maggiore
• Urbanistyczna koncepcja najważniejszych arterii komunikacyjnych w Rzymie
• Rozpoczęcie budowy nowego pałacu biskupiego na Lateranie 
• Kaplica Scala Santa na Lateranie (1586)
• Fasada północna transeptu bazyliki św. Jana na Lateranie (San Giovanni in Laterano)
• Budowa nowego pomieszczenia Biblioteki Watykańskiej (1587–1590)
• Budowa pałacu Apostolskiego na Watykanie (1587)
• Rozbudowa Palazzo del Qurinale, fasada pałacu kwirynalskiego od strony Piazza del Quirinale
• Fontana dell’Acqua Felice(1587) na Piazza di San Bernardo
• Projekt (przypisywany mu) trzech z czterech postaci (Tyber, Arno, Junona) w dekoracji czterech fontann zdobiących skrzyżowanie via Quirinale i via delle Quattro Fontane
• Ukończenie kościoła San Luigi dei Francesi
• Pomnik nagrobny papieża Mikołaja IV w bazylice Santa Maria Maggiore