Во время учёбы в институте в 1983 году организовал музыкальную группу «Секрет». Группа имела огромный успех в СССР с середины 1980-х до начала 1990-х годов. Был автором музыки и слов ко многим песням группы.
Покинул группу в 1996 году. Несколько раз возвращался и покидал группу. Окончательно вернулся в группу в 2010 году.
В кино Фоменко сначала появился в эпизодических ролях в картинах «Скорость», «Как стать звездой», «Анекдоты» и других. Первой крупной ролью стал Коля в фильме Владимира Машкова «Сирота казанская».
В театре Фоменко играл главные роли в таких спектаклях, как «Саранча», «Трубач на площади», «Что случилось в зоопарке», «Собачье сердце» и «Трёхгрошовая опера».
С 1995 года Фоменко работает на «Русском радио». С 1996 по 2009 год его голос звучал в заставках рекламной службы «Русского радио».
Также вёл несколько программ на радио: Русские гвозди (1995-2003), Доброе утро, Вьетнам! (1997-1999), Прокол (2003-2007), Громкие дела (2009-2011), Русская служба новостей. С 1 февраля 2018 года – ведущий рубрики «Фоменко на Юмор FM».
Основатель и соведущий интернет-радиостанции Fomenko Fake Radio.