В 1911 году окончил Харьковский университет, Далее продолжил обучение в Сорбонне, где в 1914 году защитил докторскую диссертацию.
Фесенков был одним из создателей и директором Российского астрофизического института (1923—1930), позднее — Астрономического института им. П. К. Штернберга (1936—1939).
Организовал Астрофизический институт АН Казахской ССР и при нём Обсерваторию Каменское плато. В разное время руководил астрономическим советом АН СССР и Комитетом по метеоритам АН СССР.
Награждён тремя орденами Ленина, орденом Трудового Красного Знамени и медалями.
В честь Фесенкова назван кратер на Луне и малая планета 2286 Fesenkov.
Основные работы
Работы по атмосферной оптике, астрофизике и космогонии. Разработал критерий приливной устойчивости небесных тел, объясняющий многие особенности строения Солнечной системы, образование и эволюцию галактических объектов.
Организовал издание «Астрономического журнала».
Научные труды
- On the corpuscular emission theory of stellar evolution, «Annales d’Astrophysique», 1959, № 8 (совместно с Г. М. Идлисом)
- Критерий приливной устойчивости и его применение в космогонии, «Астрономический журнал», 1951, т. 28, № 6
- Корпускулярная радиация как фактор эволюции Солнца и звёзд, М., 1952; Солнце и солнечная система. Избр. труды, М., 1976
- Образование звезд из волокон газово-пылевых туманностей, там же, 1952, т. 29, № 4 (совместно с Д. А. Рожковским)
