Adolf Fonahns interesser gikk i medisinhistorisk retning, og det var her han gjorde sin største innsats, både som oversetter av Leonardos speilvendte skrift og som oppdager og tolker av sjeldne arabiske medisinhistoriske dokumenter. Han var også en betydelig orientalist og arbeidet bl.a. med den tibetanske buddhistiske kanon, Tandjur.
Fonahn tok examen artium ved Kristiania katedralskole 1891 og medisinsk embetseksamen ved universitetet i Kristiania 1899. Han studerte indremedisin i Berlin og Wien et halvt års tid og drev deretter privat legepraksis, først i Kristiania og senere i Hedrum og Grimstad (til 1905). 1902–03 hadde han et distriktslegevikariat i Ål i Hallingdal.
1905 flyttet Fonahn til Kristiania, og etter en kortvarig kandidattjeneste ved Rikshospitalets barneavdeling konsentrerte han seg fra 1906 om medisinhistoriske studier. 1906–09 drog han med stipend på studiereiser til Berlin, København, Paris, London og Leipzig, hvor han arbeidet i bibliotekene og i de medisinhistoriske instituttene. Samtidig studerte han fremmede språk, bl.a. kinesisk. 1909–14 var han universitetsstipendiat i medisinens historie, 1914–17 statsstipendiat og fra 1917 dosent i samme fag ved universitetet i Kristiania. Samtidig var han ansatt som assistent ved Universitetets etnografiske museum 1911–19 og deretter som bestyrer av Myntkabinettet frem til 1926, da han ble konservator og medbestyrer ved Etnografisk museums asiatiske avdeling. 1919 ble han dr.philos. på en avhandling om en mulig sammenheng mellom sumerisk og tibetansk språk.
Det ble sagt at Adolf Fonahn kjente 60 språk, mens han selv mente at det “bare” var 30. Det var særlig de orientalske språk og deres litteratur han interesserte seg for. Under de beste lærere, så vel i Norge som i Tyskland, Storbritannia og Frankrike, studerte han bl.a. arabisk, persisk, assyrisk, gammelegyptisk, koptisk, sumerisk og sanskrit. Kombinasjonen av en naturvitenskapelig basalutdannelse og filologisk begavelse gjorde ham til en banebryter på områder der medisin og språkvitenskap sjelden møtes i en og samme forskers person.
Allerede 1908 kom Fonahn i Universitetsbiblioteket i Kristiania over et arabisk håndskrift som han kunne påvise var det eneste kjente originalhåndskrift av den arabiske legen Rhazes (ca. 850–920). Som Fonahns hovedverk regnes boken Die Quellenkunde der persischen Medizin (1910). I samarbeid med anatomen dr.med. Halfdan Hopstock og språkforskeren og Leonardo-kjenneren dr.philos. Ove Conrad Vangensten, fikk han i årene 1911–16 utgitt Leonardo da Vincis berømte anatomiske tegninger, Quaderni d'anatomia, i faksimile i seks bind, med tyding av det meste av den speilvendte skriften. 1922 utgav han Arabic and Latin Anatomical Terminology, chiefly from the Middle Ages, med identifikasjon av 3718 anatomiske begreper.
Fonahn tok også opp østasiatiske temaer i sin forskning, særlig etter en studiereise i Japan, Kina og Korea 1918. Han studerte bl.a. den store samlingen av tibetanske buddhistiske skrifter og kommentarer, Tandjur, og utviklet et nytt system for ordning av kinesiske skrifttegn i ordboksøyemed, men hans store kinesisk-engelske ordbok ble aldri fullført. 1929–37 underviste han i kinesisk ved universitetet.
Fonahn formidlet også sine kunnskaper gjennom dagspressen, der en rekke artikler om kultur- og medisinhistoriske emner – også fra norsk medisinsk historie og folkemedisin – kom på trykk. Fra 1916 var han medredaktør av det franskspråklige medisinhistoriske tidsskrift Janus.
Adolf Fonahn var medlem av Videnskabsselskabet i Kristiania (nå Det Norske Videnskaps-Akademi) fra 1921. Han var æresmedlem av flere utenlandske medisinhistoriske foreninger, og 1917 ble han utnevnt til ridder av den italienske St. Mauritius og St. Lasarus-orden for sitt arbeid med Leonardos tegninger.