Sobrino del legendario `12+1´, el multicampeón Ángel Nieto, Fonsi empezó en las pocket bikes y luego en 125cc en 1995, ganando el Campeonato de España Junior. Los tres siguientes años ganó el título nacional de 125cc y 250cc e hizo su debut en un GP de 125cc como wildcard, en Jerez. Impresionó a Luis D'Antin con sus progresos y en 1999 el ex piloto le dio una oportunidad en 250cc. Fonsi demostró su coraje en las dos temporadas siguientes pero su `explosión´ se produjo en 2001, cuando consiguió dos podios y acabó 5º en el Mundial como parte del equipo dirigido por `Aspar´.

El madrileño consolidó su reputación en 2002 disputando el título de 250cc a Marco Melandri hasta las últimas carreras de esa campaña. Un año después, pese a subir al podio en seis ocasiones, su rendimiento se vio eclipsado por el de su compañero de equipo Toni Elías.

Disputó la campaña 2004 con el Repsol Aspar Team, y cerró esa campaña con la séptima plaza de la clasificación general. Después, negoció su posible salto a la categoría de MotoGP pero los contactos no llegaron a concretarse y anunció una nueva etapa profesional en la que dejaba el Campeonato del Mundo de 250cc para competir en Superbike. Había participado de manera ininterrumpida desde 1999 en el escenario mundialista, disputando 99 Grandes Premios (95 en 250cc y 4 en 125cc). En ese periodo obtuvo la victoria en cinco ocasiones, sumó también 12 pole positions, 7 vueltas rápidas y 18 podios.

Tras concluir la experiencia en Superbikes, Fonsi regresa en 2010 con la escudería G22 HolidayGym con el objetivo de intentar convertirse en el primer campeón de la nueva cilindrada de 600cc y motores de cuatro tiempos.