Aaron Saucedo, 23 år, hade redan åtalats för mord i samband med ett mord i augusti 2015, säger polisen.
Nu har han kopplats till åtta andra personers död mellan januari och juli 2016.
Polisen säger att de inte har identifierat ett motiv men tror att han agerade ensam. Hans advokat har inte kommenterat det.
Offret 2015 var en 61-årig man som hade dejtat den misstänktes mor, sade Fenix polischef Jeri Williams.
De andra offren, inklusive en 12-årig flicka och en 55-årig kvinna, verkar ha varit slumpmässigt riktade.
"Idag är en bra dag i Phoenix", sa borgmästare Greg Stanton.
Polisen gav några detaljer om hur de kopplade mannen till morden, som slutade i juli förra året under omfattande mediabevakning.
Men de sa att bevisen innehöll övervakningsvideo, vittnesuttalanden och ballistikmaterial.
Han står inför ytterligare 26 åtalspunkter, inklusive flera mord, grov misshandel och skottlossning.
Maricopa Countys advokat har ännu inte bestämt vilka anklagelser som ska väckas mot honom.
Polisen i delstaten Arizona säger att en man som greps förra månaden är ansvarig för en serie dödsskjutningar i Phoenix förra året.