Опубликовал более 1000 статей по проблемам современной архитектуры, градостроительства, терпланирования, расселения, ландшафтной архитектуры, охраны наследия и реставрации, дизайна, технологий строительства, в том числе в Германии, Италии, Франции, Польше и др. Автор нескольких книг, среди которых: «Фасад/Разрез. Российская архитектура 1990–2000-х» (награждена медалью РААСН), «Теория архитектурного процесса: контуры новой парадигмы», «Российская архитектура — на краю», «Современные архитектура и строительство» в «Атласе истории зарождения и развития строительного комплекса государства Российского» (т. 2).
Среди основных достижений Д. Е. Фесенко — создание журнала и сайта, являющихся одними из лидеров в своей области, пионерские научно-исследовательские разработки в области теории архитектурного процесса — дисциплины, представляющей собой один из разделов оформившейся в 2000-е гг. теоретической, или математической истории, в свою очередь оказывающейся проекцией синергетических представлений на социально-гуманитарное знание.