Walter Fontana a étudié la chimie à Vienne où il a fini avec une thèse de doctorat basée sur une analyse numérique des caractéristiques intrinsèques au pliage de l'ARN. Il a continué avec ses recherches à Los Alamos et au Santa Fe Institute, au Nouveau Mexique, où il a développé un grand intérêt pour l'informatique, prisme permettant de comprendre la biologie. Il a passé un an à l'Institute for Advanced Studies à Princeton dans le programme de biologie théorique, puis il a rejoint le département de biologie des systèmes à la Harvard Medical School.