Además de la música, Fontanelli mostró también desde temprana edad talento por la literatura y la oratoria, que le permitieron desempeñar un buen papel como cortesano y estadista. Escribió por lo menos una favola pastorale (Corilla, 1596-7, perdida) e indudablemente varios poemas líricos (de los que se han identificado sólo dos hasta ahora, impresos en Pocaterra y Guasco). 

El padre de Fontanelli, el conde Emilio Fontanelli, murió en 1579, y en 1580 Alfonso se casó con  Verónica de los condes de Correggio; tuvieron un hijo que murió en la infancia. La actividad de Fontanelli como sirviente de la familia Este empezó en 1584, en cuyo año ayudó a organizar las festividades para la visita oficial de la Duquesa ferraresa Margarita d'Este a Reggio. El mismo año se volvió maestro di camera de Alfonso d'Este, Marqués de Montecchio y tío del Duque Alfonso II de Ferrara; en 1586 pasó al servicio de Cesare, hijo del marqués, el futuro duque de Módena.

Edición discográfica con una obra de Alfonso Fontanelli

Su servicio en la corte de Cesare lo llevó a Roma en 1586 y de nuevo en 1587, la segunda vez con el delicado cargo de establecer los asuntos del endeudamiento del cardenal Luigi d'Este (el patrón de Luca Marenzio), quién había muerto a fines de 1586. Esta prolongada estadía en Roma probablemente no sólo lo puso en contacto con Marenzio, sino también con otros compositores romanos activos en los  años 1580. Probablemente fue su habilidad manejando los asuntos de Luigi (y quizás los informes sobre sus habilidades musicales) por lo que fue llamado en 1588 al centro principal del patrocinio de Este, la corte del Duque Alfonso II en Ferrara. Sus primeras composiciones supervivientes probablemente vienen de  fines de este periodo.

El estatus de Fontanelli como representante cada vez más confiable de la corte de Este lo llevó a los principales centros de actividad musical en Italia. . En 1591 y 1593 volvió a Roma con el Duque Alfonso para defender el caso de la sucesión de Este en Ferrara con el Papa Clemente VIII. En 1594 acompañó a Carlo Gesualdo en sus visitas a Florencia, Venecia, Venosa y Nápoles como parte de los viajes en torno al matrimonio de Gesualdo con Eleonora d'Este, hermana de Cesare. Habiendo muerto su primera esposa, Fontanelli se casó con María Biancoli en 1591. Su primer libro de madrigales publicado (1595) apareció con el grupo de libros de madrigales de Luzzaschi, Gesualdo y otros músicos napolitanos publicados por la corte ferraresa en 1594-97. . En todos los escritos de la época Fontanelli es mencionado como uno de los líderes del nuevo estilo de la seconda pratica, iniciado por Monteverdi.

El Duque Alfonso II murió sin hijos a fines de 1597 y el ducado de Ferrara pasó a manos de la Iglesia; Cesare d’Este se vio obligado a retirarse al Ducado de Módena y Reggio, dado a la familia por el Imperio. Fontanelli siguió a la corte a Módena y asumió el puesto de maestro de cámara del  Duque Cesare. Este oficio lo envió de nuevo a Florencia (1599 y 1601), Roma (1600, con Orazio Vecchi con quien volvió vía Florencia) y París (1600).

En noviembre de 1601 Fontanelli fue despojado de su propiedad y proscrito del territorio de Este por el asesinato del amante de su esposa. A comienzos de 1602 se unió al servicio del cardenal Alessandro d'Este, el hermano menor de Cesare, como maggiordomo y verdadera cabeza de la casa romana durante los periodos frecuentes en que Alessandro estaba en Módena. . Su segundo libro de madrigales publicados (1604) apareció durante este periodo. 

Probablemente a través de los oficios de Alessandro y otros amigos influyentes, Fontanelli recuperó casi inmediatamente el favor del Duque Cesare, cuyo residente oficial en la corte papal se volvió en 1605. Fontanelli continuó viajando ampliamente, y visitando músicos dondequiera que fuera. Parece que también continuó componiendo. Una carta de Marco da Gagliano informa que Fontanelli había estado en Florencia en junio de 1608, que su visita había llevado a continuas interpretaciones musicales, y que había encantado allí a los músicos con sus ‘usuales exquisitos madrigales’, presumiblemente inéditos. Fontanelli estuvo frecuentemente en la corte Florentina en la primera década del siglo, donde perteneció a la Accademia musical degli Elevati. 

El 24 de diciembre de 1608 fue nombrado 'Capo principale et d'autorità' sobre todos los músicos de la corte de Medici. Permaneció en el puesto hasta mediados de enero de 1610. En 1611-12 Fontanelli fue enviado  a la corte de España como residente de Este. En los años siguientes continuó viajando ampliamente por Italia (Milán, Turín, Venecia, Roma) en misiones para la corte de Este. A comienzos de 1617 se había involucrado cada vez más con el Oratorio dei Filippini en la Chiesa Nuova (Santa María en Vallicella) para la que proporcionó música por lo menos desde 1620 en adelante. A fines de 1621 Fontanelli tomó las órdenes sacerdotales. Una carta de Tassoni fechada el 5 de marzo de 1622 informa que había muerto a causa de la picadura de  un insecto recibida en el Oratorio della Chiesa Nuova. El registro oficial de su muerte da la fecha como 11 de febrero.

Su primer libro impreso de madrigales está decididamente en el nuevo estilo ferrarés de los años 1590, un estilo también representado por algunas piezas de los primeros cuatro libros de Gesualdo y del cuarto, quinto y sexto libros de Luzzaschi. El segundo libro de madrigales (1604) algunos de los cuales se deben haber escrito en Roma (pero se publicó en Venecia), contiene algunas piezas en un estilo polifónico simple, evocando el estilo madrigalista de décadas anteriores. Este estilo estaba en armonía con los gustos de los compositores, intérpretes y auditores de la Escuela Romana, que eran más conservadores que la escuela esotérica de Ferrara, y no estaban acostumbrados a su música experimental.

Se ha sugerido que un manuscrito de madrigales anónimos es una colección de piezas escritas por Fontanelli en los años inmediatamente anteriores a julio de 1590 (cuando él se refiere a una colección manuscrita de madrigales de su pluma). Sus viajes como estadista le permitieron conocer a muchos de los músicos italianos importantes de la época. Sus composiciones y sus cartas están entre los documentos más importantes de la temprana seconda pratica, siendo evidentemente un precursor del estilo barroco.