Окончил классическую гимназию в Риге, затем три курса математического факультета Московского Университета. С 1894 по 1897 гг. учился в ПАХ (СПб), откуда был отчислен в связи со студенческими волнениями. Год изучал архитектуру во Франции. По возвращении в Москву сдал экзамен на право производства строительных работ, работал помощником в мастерских Л.
Н. Кекушева (1899), Ф.О. Шехтеля (1900-1902).
Работа с Шехтелем оказалась для Фомина плодотворной — помимо того, что он стал свидетелем подлинного творческого подъёма мастера, создавшего в тот период свои лучшие произведения в стиле модерн, ему посчастливилось принять деятельное участие в создании интерьеров Художественного театра в 1902 г., отразивших своеобразную эстетику эпохи символизма. Тогда же Фомин получил первые самостоятельные заказы. В них он выразил своё понимание стиля модерн, который воспринял в австро-германской трактовке (возможно, не без влияния Шехтеля).
В 1900 году он построил богато декорированный особняк для В. И. Рекк (Я. А. Рекка) в Скатертном переулке (перестроен), сразу ставший московской достопримечательностью. Особняк состоял из двух частей — ранее возведённого двухэтажного строения, заново оформленного Фоминым, и повышенной новой пристройки, где был устроен вход, парадная лестница и парадный зал с альковом домашней сцены. Пристройка была особенно интересна композиционно — её фасадная плоскость состояла из трёх элементов: дверного проёма с полукруглым витражным окном над ним, вместе образующих характерную для модерна форму "замочной скважины", прямоугольного "лежачего" окна первого этажа, обрамлённого майоликовыми откосами по сторонам, и огромного окна — экрана второго этажа со сложно изогнутыми рамами.
Лапидарность общей композиции, составленной из неповторяющихся элементов, чем-то напоминала знаменитый фасад фотоателье "Эльвира" в Мюнхене, созданный в 1896 г. А. Энделем. Как и в нём, в особняке Рекка важную роль играл намеренно гипертрофированный лепной декор, воспроизводивший формы органической жизни — в "Эльвире" морскую волну и водоросли, в постройке Фомина — цветы. Лепнина массивного, пышно декорированного карниза изображала гигантские цветы с толстыми, сплетающимися в орнамент стеблями и женские головки с распущенными волосами мотив чрезвычайно популярный в московском модерне. Аналогичным растительным декором был отделан фриз левого крыла особняка: в "чаще" буйно цветущих растений "терялись" верхние части его окон. Не менее крупным растительным металлическим декором были оформлены устои и полотнища калиток и ворот. Метафорическую связь с живой природой обозначал и цвет — низ сооружения был облицован полосой темно-зелёной керамической плиткой.
Эта постройка сразу поставила Фомина в ряд наиболее известных московских мастеров нового стиля. В 1901 г. Я. А. Рекк привлёк его к работе Торгово-Строительного акционерного общества, заказав пристройки к принадлежавшему ему ампирному особняку в Мёртвом переулке. Сама поставленная задача наглядно обнажала художественный "конфликт" классицизма и раннего модерна — архитектор спроектировал дворовые службы в стиле модерн с таким варварски сочным, крупным декором, который намеренно усиливал их контрастность по отношению к правильной ордерности самого послепожарного особняка.
Эта работа не была осуществлена, но, по-видимому, прочно ввела Фомина в круг крупной промышленной буржуазии и владельцев строительных фирм, покровительствовавших распространению стиля модерн. Без их поддержки ему вряд ли удалось организационно осуществить такое дорогостоящее предприятие, как выставка "Архитектуры и художественной промышленности Нового стиля", прошедшая в Москве в конце 1902 — начале 1903 года и положившая начало широкому распространению стиля в архитектуре города.
Фомин, главный экспонент выставки, создал для неё мебель, отделку нескольких интерьеров и множество разнообразных предметов быта. Молодой архитектор сумел продемонстрировать в выставочных экспонатах подлинный синтетизм своего дарования. Мебель по его рисункам выполнили такие солидные фирмы как Мюр и Мерилиз (Москва), Шпини и Менке (Берлин), Э Бардорф (Москва), наконец, Абрамцевская мастерская Е.Г. Мамонтовой, осветительные приборы изготовили фирмы Кузьмичева, Кирова и мастерская Э. Бардорф (Москва), камины фирма братьев Вишневских (Москва), П.С. Сысоев и мастерская Н. Крушельницкого (Москва), цветные стекла — венская фирма "Гейлинг" и московские мастера Ф. Подпалый и Р.Домбровский, бронзовые изделия — фирма братьев Вишневских и заведение братьев Носенковых, ковры — фирма братьев Сапожниковых, мастерская Е Чоколовой и Орликовская Учебная мастерская (Курская губ.), кованые медные изделия сделала фирма Кузьмичева, деревянные резные изделия — Учебная мастерская Московского Губернского Земства (Троице—Сергиев Посад), а инкрустации по дереву создала художница Ф. Нейман (Курляндия). Само перечисление этих московских и европейских художественных заведений не только довольно полно характеризует круг производителей предметной среды модерна в Москве, но и отражает многогранность художественных устремлений самого зодчего, много и успешно работавшего в начале 1900-х годов в сфере дизайна.
Кроме широкого личного участия в экспозиции, Фомин, несомненно, был главным организатором выставки. Именно он сумел привлечь к участию в ней таких европейских знаменитостей, как М. и Ч. Макинтош, X. Кристиансен, П. Беренс, Я. Котера, К. Мозер и И. Ольбрих, а также наиболее интересных художников и зодчих Москвы и Петербурга. По-видимому, им собственноручно был выполнен и каталог этой экспозиции, дополненный большим разделом рекламы, щедро украшенным наскоро нарисованной модернистской орнаментикой.
Устроенная Фоминым международная выставка не только позволила увидеть отечественные произведения в контексте работ признанных за рубежом мастеров, но и позволила определить основные тенденции в развитии стиля, более полно ощутить его специфику. Выставки изобразительного искусства и архитектуры в конце XIX — начале XX в. были одной из традиционных форм профессионального обмена новыми идеями, однако, следует подчеркнуть, что в России московская экспозиция оказалась первой специализированной художественной выставкой такого рода. В этом была безусловная заслуга её вдохновителя и организатора.
С этим периодом связана и ещё одна уникальная инициатива архитектора — именно он пытался организовать в Москве новое Архитектурное общество, противопоставленное по творческим установкам существовавшему. Этого сделать не удалось, но сама идея показывает, как близки были фоминские устремления к общеевропейским. Как известно, в эпоху символизма в Европе было создано не одно творческое объединение архитекторов, стремившихся воплотить в практике новые художественные веяния.
Неудача не укротила организаторские попытки Фомина. В том же 1902 г. им были основаны в Москве Строительные курсы, на которых он стал основным педагогом. При них были созданы и специальные женские курсы, которыми первоначально также заведовал Фомин. Возможно не без его участия в 1905 г. в Москве возник новый художественный журнал "Искусство", публиковавший интересные материалы о современном изобразительном искусстве и архитектуре, острую профессиональную критику.
Таким образом, этот первый "московский" период творческой жизни зодчего напрямую связан с зарождением стиля модерн в Москве, активным пропагандистом и апологетом которого Фомин выступал в начале 1900-х годов. Однако, вскоре его внимание переключилось на национальный стиль: "поклонник Вены и Вагнера", он сделал "поворот к русским теремам, лампадкам и птицам Сиринам" (Михайлов М. 1st zu wienerisch. Искусство строительное декоративное, 1903, №3, с. 13). Но и это увлечение с переездом в Санкт-Петербург в 1905 г. вскоре сменилось работами в неоклассическом стиле, одним из создателей которого в архитектуре ему суждено было стать.
В 1905—1909 гг. Фомин продолжил обучение в ИАХ, после окончания которой со званием художника—архитектора был направлен пенсионером за границу (в 1912 г.). Учёба в Академии существенно повлияла на профессиональные приоритеты зодчего, ориентировав его на освоение архитектурного наследия эпохи Возрождения и русского классицизма. К стилю модерн зодчий после 1905 г. уже не возвращался, однако опыт работы в этой стилистике иногда просматривается в его произведениях 1920-х гг.
Блестящий рисовальщик, график, офортист. После 1917 г. вошёл в когорту самых известных советских зодчих. Выдающийся мастер, существенно повлиявший на развитие советской архитектуры в 1920 - 1930х гг., создатель "пролетарской классики".