Romano Fenati commence sa carrière sur ses terres dans le cadre du Championnat de minibike tout d’abord, puis en Championnat d’Italie 125cc. 11e de la campagne 2010, l’Italien endosse ensuite le statut de dauphin, tout en remportant le Championnat d’Europe. En 2012, lequel est ainsi propulsé en mondial Moto3™ et se distingue d’emblée avec une deuxième place au Qatar ; résultat qui sera suivi d’un triomphe à Jerez. Le représentant du Team Italia FMI connaît en revanche une seconde saison plus compliquée sur sa FTR-Honda, puisqu’il se voit repoussé au dixième rang du général. Dès lors, le transalpin part chez SKY Racing Team VR46 pour y piloter une KTM et termine cinquième de la campagne 2014, malgré ses quatre victoires. L’année suivante, ce dernier grimpe sur le podium à trois autres reprises et grappille une position au Championnat. Mais en 2016, les deux parties se séparent en Autriche, alors qu’il était troisième. Romano Fenati décroche ensuite un guidon chez Ongetta-Rivacold et empoche pas moins de huit Tops 3, dont trois succès. C’est en vice-Champion qu’il accède ainsi au Moto2™… Mais à Misano, il est impliqué dans un incident avec Stefano Manzi. Suspendu jusqu’en fin d’année, sa structure décide toutefois de lui donner une deuxième chance, même si cela nécessite de redescendre en Moto3™. Auteur d’un triomphe en Autriche, il se brise néanmoins le scaphoïde de la main gauche à Misano ; blessure qui lui fera manquer trois courses. En 2020, il migre vers le Sterilgarda Max Racing Team et s’illustre à Misano pour se maintenir à peu de choses près au même niveau dans la hiérarchie. En 2021 il fera un véritable bond au classement. Vainqueur d’une épreuve, il se hisse également parmi les trois premiers à trois reprises et ne commettra qu’un seul faux-pas à Misano en tête de course. Cinquième de cette édition, il retrouvait en 2022 le Moto2™, accompagné du team Speed Up Racing. Après seulement six GP, l'Italien est remplacé par Alonso López et vivra le reste de la saison depuis le bord des circuits. En 2023, Romano Fenati rétrograde une nouvelle fois dans la catégorie légère, avec le Rivacold Snipers Team.