Talento precoce, a diciotto anni conquista il suo primo titolo in singolare nel circuito maggiore all'Argentina Open 2025 (primo 2006 a trionfare in un torneo ATP). Ha vinto il secondo titolo del circuito maggiore all'ATP 500 dello Swiss Indoors 2025. Nelle prove del Grande Slam ha raggiunto i quarti di finale all'Open di Francia 2026. Il suo miglior ranking ATP in singolare è la 24ª posizione del novembre 2025. Vanta un titolo ATP anche in doppio e nel luglio 2026 ha raggiunto la 102ª posizione. Nel 2024 ha fatto il suo esordio nella squadra brasiliana di Coppa Davis.
Carriera 2023: numero uno tra gli juniores, esordio nel circuito ATP Inizia il 2023 raggiungendo, assieme ad Alexander Blockx, la finale dell'Australian Open 2023 - Doppio ragazzi. In ogni torneo Junior del Grande Slam raggiunge in singolare i quarti di finale, compresi gli US Open 2023 - Singolare ragazzi dove vince in finale contro Learner Tien. Grazie ai risultati conseguiti Fonseca diventa a 17 anni il nº 1 del circuito Junior nel 2023 e il primo brasiliano a concludere la stagione in tale posizione nel circuito Junior.
Fa il suo debutto nel circuito ATP al Rio Open 2023 con una wild card per il tabellone principale di singolare; prende parte anche al tabellone principale del doppio, entrando come lucky losers in coppia con Mateus Alves.
2024: primo titolo Challenger, top 150 e titolo alle Next Generation ATP Finals Nel gennaio del 2024 raggiunge la prima semifinale in un Challenger all'AAT de TCA di Buenos Aires. La settimana che segue vince il torneo di doppio e alza il suo primo trofeo Challenger all'AAT de TCA II in coppia con Pedro Sakamoto. Nel corso della stagione prende come allenatore Guilherme Teixeira. Entra nel tabellone principale di singolare al Rio Open 2024 con una wild card e vince il suo primo incontro ATP con il successo sulla testa di serie nº 7 Arthur Fils, diventando il primo giocatore nato nel 2006 a vincere un match ATP. Sconfigge poi Cristian Garín e diventa il secondo più giovane a prendere parte a un quarto di finale in un torneo ATP 500 da Alexander Zverev ad Amburgo nel 2014. Viene sconfitto da Mariano Navone, futuro finalista del torneo. Eliminato al primo turno al Chile Open, a fine torneo annuncia il suo passaggio al professionismo rinunciando a giocare nei tornei statunitensi dei College con l'Università della Virginia. A marzo raggiunge la prima finale Challenger in singolare al Paraguay Open e viene sconfitto dal connazionale Gustavo Heide. In aprile riceve un'altra wild card per il Romanian Open 2024 e raggiunge i quarti di finale sconfiggendo Lorenzo Sonego (nº 6 del seeding) e Radu Albot, prima di essere eliminato da Alejandro Tabilo.
Partecipa al suo primo Masters 1000 al Madrid Open, e dopo il successo su Alex Michelsen raccoglie solo cinque giochi contro Cameron Norrie al secondo turno. A giugno consegue scarsi risultati nei tornei sull'erba, ad agosto vince il suo primo titolo Challenger in singolare a Lexington, battendo in finale Li Tu in due set, ed entra per la prima volta nella top 200 del ranking ATP. Alla sua prima esperienza agli US Open non va oltre il terzo turno di qualificazione. Fa il suo esordio nella squadra brasiliana di Coppa Davis, vince i singolari contro Botic van de Zandschulp e Raphael Collignon, e perde quello contro Matteo Berrettini. Continua l'ascesa nei successivi tornei Challenger raggiungendo i quarti a Brest e la semifinale a Lione. Si qualifica per le Next Generation ATP Finals con l’ottavo e ultimo posto utile. Vince i tre match di round-robin contro Tien, Menšík e Fils. Supera in semifinale Van Assche e in finale ritrova Tien, che batte in rimonta in quattro set, diventa il secondo tennista più giovane di sempre (dopo Sinner) e quello con la posizione più bassa in classifica a vincere il torneo.
2025: primi due titoli ATP, due titoli Challenger e 24º nel ranking Comincia la stagione trionfando al Challenger 125 di Canberra senza perdere alcun set. Supera le qualificazioni anche agli Australian Open e al primo turno del main-draw sconfigge il nº 9 al mondo Andrej Rublëv in tre set, sua prima vittoria contro un top-10, e diventa il primo 2006 a vincere un incontro del Grande Slam. Esce in cinque set al secondo turno contro Lorenzo Sonego ed entra per la prima volta in top 100, al 98° posto. Fa il suo esordio nella squadra brasiliana di Coppa Davis in occasione della sfida contro la Francia e perde in due set contro Humbert. A febbraio trionfa all'ATP 250 di Buenos Aires, elimina tra gli altri Tomás Martín Etcheverry e in finale batte Francisco Cerúndolo in due set, vincendo così il suo primo titolo ATP. Il risultato gli permette di salire in 68ª posizione e di diventare il nº 1 brasiliano a 18 anni, 5 mesi e 26 giorni, nonché il primo 2006 e il settimo più giovane di tutti i tempi a vincere un titolo ATP. Al Rio Open 2025 esce al primo turno mentre al Masters 1000 dell'Indian Wells Open perde al secondo turno contro il vincitore del torneo Jack Draper. Vince il successivo Challenger 175 da 250.000 $ dell'Arizona Tennis Classic superando in finale dopo due tie-break Aleksandr Bublik. Al Miami Open elimina il nº 20 del mondo Ugo Humbert, al terzo turno cede in tre set al nº 11 al mondo Alex de Minaur e sale al 59º posto mondiale.
Rientra dopo quasi un mese e viene sconfitto al secondo turno al Madrid Open da Tommy Paul, esce quindi al turno di esordio al Challenger 175 dell'Estoril Open e agli Internazionali d'Italia. Debutta all'Open di Francia 2025 battendo nettamente il nº 30 al mondo Hubert Hurkacz e cede al terzo turno contro Jack Draper; a fine torneo porta il miglior ranking alla 57ª posizione. Continua l'ascesa nonostante la sconfitta al secondo turno dell'Eastbourne International contro il nº 5 del mondo e vincitore del torneo Taylor Fritz. Al suo debutto al torneo di Wimbledon diventa il più giovane a raggiungere il terzo turno ai Championships dal 2011. Viene eliminato da Nicolás Jarry e porta il miglior ranking al 47º posto. Sale al 42º dopo il terzo turno raggiunto al Masters 1000 di Cincinnati e il secondo turno agli US Open. In ottobre vince il suo primo torneo ATP 500 allo Swiss Indoors con il successo in finale su Alejandro Davidovich Fokina per 6-3, 6-4, e si porta al 28º posto mondiale. La settimana successiva esce al secondo turno del Paris Masters e migliora ulteriormente la sua classifica portandosi al 24º posto.
2026: quarti al Roland Garros in singolare, primo titolo ATP in doppio Inizia la stagione con una sconfitta al primo turno degli Australian Open, dove viene battuto da Eliot Spizzirri in quattro set con il punteggio di 4-6, 6-2, 1-6, 2-6. In Argentina non difende il titolo, eliminato all'esordio da Alejandro Tabilo. Al Rio Open esce di scena al secondo turno per mano di Ignacio Buse, mentre nel torneo di doppio conquista il titolo in coppia con Marcelo Melo, sconfiggendo in finale Constantin Frantzen e Robin Haase. A Indian Wells raggiunge gli ottavi di finale dopo aver sconfitto Raphaël Collignon e le teste di serie Karen Khachanov e Tommy Paul, prima di essere eliminato da Jannik Sinner, mentre al Masters di Miami viene eliminato al secondo turno da Carlos Alcaraz. Inizia la stagione su terra battuta raggiungendo per la prima volta in carriera i quarti di finale di un Masters 1000 a Monte Carlo e viene eliminato da Alexander Zverev. Al Madrid Open e agli Internazionali d'Italia esce rispettivamente al secondo turno contro Rafael Jódar e al primo turno contro Hamad Medjedović.
Al Roland Garros si spinge per la prima volta in carriera fino ai quarti di finale in una prova del Grande Slam, eliminando nel suo percorso Dino Prižmić, Novak Đoković e Casper Ruud, prima di essere sconfitto da Jakub Menšík in tre set. All'ATP 500 di Halle disputa il secondo torneo di doppio stagionale e raggiunge di nuovo la finale, persa in coppia con Daniel Altmaier contro Théo Arribagé / Albano Olivetti, risultato con cui porta il miglior ranking al 102º posto. A Wimbledon esce di nuovo al terzo turno, sconfitto in tre set da Roman Safiullin. Torna a giocare al Canadian Open dopo un mese di inattività, e viene eliminato al quarto turno da Ben Shelton dopo i successi su Stefanos Tsitsipas e Casper Ruud. A Cincinnati si ritira dal torneo prima di giocare il match di terzo turno per un infortunio all'addome che lo costringe a rinunciare agli US Open. A settembre si aggiudica il primo singolare nella sfida di Coppa Davis vinta 3-1 contro la Svizzera. Annuncia poi che non prenderà parte alla trasferta asiatica per riposare e recuperare dopo i diversi infortuni subiti in stagione.
Caratteristiche tecniche e stile di gioco Giocatore destro che predilige le superfici veloci, ma che grazie alla sua completezza tecnica si adatta molto bene anche alla terra battuta. Dotato di una struttura fisica solida e di un'eccellente rapidità di gambe, il suo stile di gioco è marcatamente aggressivo e propositivo. Nonostante la giovane età, ha dimostrato una notevole maturità tattica, basata su un tennis frontale e votato all'attacco.
Il dritto è considerato il suo colpo naturale migliore e l'arma principale per dominare gli scambi. Colpisce di dritto con un'apertura breve e un'accelerazione esplosiva, imprimendo grande velocità e rotazione (topspin) alla pallina. Usa questo fondamentale per spingere gli avversari fuori dal campo e chiudere il punto con il vincente.
Il rovescio bimane è solido, pulito e tecnicamente molto fluido. Viene impiegato sia per mantenere una traiettoria profonda e penetrante negli scambi diagonali, sia per rispondere in modo aggressivo (flat) sulla palla dell'avversario.
Il movimento al servizio è fluido ed efficiente, caratterizzato da una buona prima palla che gli consente di ottenere punti gratuiti o di impostare subito il gioco offensivo. Fedele alla scuola brasiliana, non disdegna le discese a rete per chiudere i punti con sicurezza.
Statistiche Singolare Vittorie (2) Legenda Grande Slam (0) ATP Finals (0) ATP Masters 1000 (0) ATP Tour 500 (1) ATP Tour 250 (1) N.DataTorneoSuperficieAvversario in finalePunteggio 1. 16 febbraio 2025 Argentina Open, Buenos Aires Terra rossa Francisco Cerúndolo 6–4, 7–6(1)2.26 ottobre 2025 Swiss Indoors, Basilea Cemento (i) Alejandro Davidovich Fokina6–3, 6–4
Doppio Vittorie (1) Legenda doppio Grande Slam (0) ATP Finals (0) ATP Masters 1000 (0) ATP Tour 500 (1) ATP Tour 250 (0) N.DataTorneoSuperficieCompagnoAvversari in finalePunteggio 1. 22 febbraio 2026 Rio Open, Rio de Janeiro Terra rossa Marcelo Melo Constantin Frantzen Robin Haase 4–6, 6–3, [10–8]
Sconfitte in finale (1) Legenda doppio Grande Slam (0) ATP Finals (0) ATP Masters 1000 (0) ATP Tour 500 (1) ATP Tour 250 (0) N.DataTorneoSuperficieCompagnoAvversari in finalePunteggio 1. 21 giugno 2026 Halle Open, Halle Erba Daniel Altmaier Théo Arribagé Albano Olivetti 6(2)-7, 4-6
Next Generation ATP Finals Vittorie (1) LegendaNext Generation ATP Finals (1) N.DataTorneoSuperficieAvversario in finalePunteggio1.22 dicembre 2024 Next Generation ATP Finals, GeddaCemento (i) Learner Tien2–4, 4–3(8), 4–0, 4–2 Tornei minori Singolare Vittorie (3) Legenda tornei minori Challenger (3) ITF (0) N.DataTorneoSuperficieAvversario in finalePunteggio 1. 4 agosto 2024 Lexington Challenger, Lexington Cemento Li Tu 6–1, 6–4 2. 4 gennaio 2025 Canberra Tennis International, Canberra Cemento Ethan Quinn 6–4, 6–4 3. 16 marzo 2025 Arizona Tennis Classic. Phoenix Cemento Aleksandr Bublik 7–6(5), 7–6(0)
Finali perse (1) Legenda tornei minori Challenger (1) ITF (0) N.DataTorneoSuperficieAvversario in finalePunteggio 1. 24 marzo 2024 Paraguay Open, Asunción Terra rossa Gustavo Heide 5–7, 7–6(6), 1–6
Doppio Vittorie (1) Legenda tornei minori Challenger (1) ITF (0) N.DataTorneoSuperficieCompagnoAvversari in finalePunteggio 1. 21 gennaio 2024 Challenger AAT de TCA II, Buenos Aires Terra rossa Pedro Sakamoto Jakob Schnaitter Mark Wallner 6–2, 6–2
Finali perse (1) Legenda tornei minori Challenger (0) ITF (1)