Фомин вначале преподавал, проектировал и строил – как все. Только здоровое художественное чутье, влечение к русскому искусству, общение с лучшими художниками того времени не позволили ему сбиться с истинного пути. Фомин учился на архитектурных творениях замечательного архитектора Казакова.
Первой крупной его работой в Петербурге был особняк на Каменном острове. Этой постройкой Фомин увлекся сам и увлек за собою своих заказчиков. Казалось, здесь вновь оживало далекое прошлое.
Вот главный вход в вестибюль. Все исполнено по-современному: электрические лампочки в люстре и центральное отопление, но внутри – как в старинном русском доме. Чередой проходят чудесные колоннады и порталы с расписными плафонами.
Склонный к крупным монументальным формам Фомин стремился к решению задач большого общественного содержания. До революции он создал более пятидесяти проектов, среди которых были проекты общественных сооружений и ансамблевой застройки, такие, например, как проекты бывшего Николаевского вокзала, нескольких музеев, ряда банков, застройки острова Голодай, комплексов Тучкова буяна в Петрограде, курорта Ласпи в Крыму.
Однако реализовать столь обширные градостроительные замыслы в те время оказалось невозможно. В своей практической деятельности Фомин вынужден был ограничиваться частными заказами по отделке квартир и постройке особняков. Наиболее значительными из построенных им в те годы зданий были дом Оболенского в Финляндии, дома Половцева и Абамелек-Лазарева в Петербурге (1910—1914).
Стремясь популяризировать русскую архитектуру конца XVIII – начала XIX века, он выступает со статьями, воспевающими московский классицизм. Восторженно и поэтично говорит он о творениях старых московских зодчих, осуждает варварское отношение буржуазного общества к памятникам русской архитектуры.
В 1908 году Фомин становится участником возглавляемого И. Грабарем труда по истории русского искусства. Им составлены разделы третьего тома «Истории русского искусства», посвященные классицизму первой и второй четвертей XIX века. Стремление популяризировать наследие отечественного зодчества побудило Фомина стать организатором «Исторической выставки архитектуры» (1911). В 1915 году он получает звание академика архитектуры.
Фомин был среди тех представителей интеллигенции, которые после Великой Октябрьской социалистической революции продолжали трудиться на благо России. Он возглавил одну из первых государственных проектных организаций – архитектурно-планировочную мастерскую Петрограда, где под его руководством разрабатывалась программа развития города, преподавал в Академии художеств и в политехническом институте. «Создание нового стиля советской архитектуры возможно только на базе классики, но классики, отражающей современность, новые строительные материалы, новую технику и формы жизни», – говорил Фомин молодым архитекторам.
Как архитектор он понимал, что величие событий, темпы строительства и новые технические достижения требуют совершенно иного подхода к архитектуре. Его захватила идея создания «новой классики», или «реконструированной классики». Творческий поиск Фомина воплотился не на бумаге, а в конкретных зданиях. При этом он не избежал ошибок и провалов, но упорно продолжал пытливо искать и добиваться новых архитектурных решений.
Наиболее ярко его творческие устремления послереволюционных лет выражены в конкурсных проектах Дворца рабочих и крематория, создающих художественные образы большой впечатляющей силы (оба в 1919 году).
Фомин участвовал в конкурсе на составление генерального плана Сельскохозяйственной выставки в 1923 году в Москве.
В середине 1920-х годов мастер выдвинул творческую концепцию «Пролетарской классики», предложив взять от архитектуры прошлого только ее основу, решительно упрощая классические архитектурные элементы. Практически это выразилось в работе над созданием новой тектонической структуры зданий, в попытках выработать новый ордер, в поисках предельно простых, лаконичных архитектурных форм, наиболее полно отвечающих, по его мнению, художественным требованиям советского общества.
Свое представление о требованиях, которые надо предъявлять к архитектурному произведению, Фомин сформулировал в своеобразной, почти рифмованной форме: «Единство, сила, простота, стандарт, контраст и новизна». По его мнению, претендовать на архитектурное совершенство могли только те здания, которые обладали совокупностью этих качеств. Причем слово «стандарт», входящее в «формулу» Фомина, понималось не в его современном значении, а как повторный ритм единообразных, как бы стандартных композиционных элементов.