Fenzoni trabajó activamente en la Roma de Sixto V. Su estilo, que acusa los fuertes influjos de los maestros de la corte de Rodolfo II de Praga, se adscribe al movimiento manierista. Su paleta, la luz y los tonos iriscentes, le sitúan dentro de la estela de Federico Barocci. Su pintura mantiene afinidades con la de los pintores Francesco Vanni y Andrea Lilio (con quién intercambió dibujos), y con los que colaboró en la penúltima década del siglo XVI en la ejecución del Pentecostés para el Palacio Laterano, La serpiente de bronce y La Flagelación para la Scala Santa, La biblioteca de Atenas y La alegoría de la Ley en la Biblioteca del Vaticano, y en la decoración de las estancias de Pío V. En 1591 Fenzoni pintó un fresco para la capilla de Santa Maria in Trastevere, y dos años más tarde completó la decoración en Santa Maria Maggiore. Estos dos proyectos se caracterizan por el realismo y por el abandono del manierismo más destacado.

A finales de la última década del siglo, Fenzoni fue llamado a Umbría por el obispo de Todi, Angelo Cesi, quien había admirado su ciclo de pinturas para la iglesia de Vallicella en Roma, conjunto que no ha llegado hasta nuestros días. En Umbría llevó a cabo una numerosa producción, destacando el fresco del Juicio Final, realizado en 1596, en la catedral de Todi, San Miguel expulsando a Satanás, para la capilla Cenni, del mismo templo, y El martirio de san Lorenzo, para la catedral de Perugi. En 1599 pintó un ciclo de seis escenas para el altar de la nave derecha de la catedral de Todi, que destaca por anticipar ya el movimiento barroco; este conjunto también refleja la familiaridad de Fenzoni con el arte clásico, al que probablemente tuvo acceso a través de la colección Cenni. Un año más tarde, Fenzoni regresó a su ciudad natal, Faenza, donde se estableció y continuó trabajando en un estilo que casi permaneció inalterable.

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