В ранний период творчества испытал влияние стиля «модерн». С начала 1900-х гг. Фомин изучал наследие отечественного зодчества, выступив активным пропагандистом архитектуры русского классицизма; участвовал в издании «Истории русского искусства», организовал «Историческую выставку архитектуры» в 1911 в Петербурге.
Фомин – создатель стиля неоклассицизма в русской архитектуре. В 1910-х гг. разработал градостроительные проекты [застройка площади на о. Голодай (1912) и комплекс Тучкова Буяна (1913) в Петербурге, курорт Ласпи в Крыму (1916) – все три не осуществлены] и на основе использования композиционных приёмов и декоративных средств классицизма создал архитектурный образ современного здания и его интерьеров [бывшего дома А. А. Половцева (1911–1913) и С. С. Абамелек-Лазарева (1912–1914)].
Выполнил планировку и озеленение Марсова поля в Петрограде (1920–23). В 1919 возглавил архитектурную мастерскую Совета по урегулированию плана Петрограда и его окраин при Совете Коммунального хозяйства Петрограда. В 1920-е гг. продолжил последовательные поиски синтеза классики с принципами современной архитектуры.
Выступив с теорией обновления классики (создания, по словам зодчего, «проле тарской классики»), Фомин предлагал заимствовать от классической архитектуры только её общие принципы ордерной организации, отбрасывая детали. Исходя из этой теории, Фомин разрабатывал в собственной трактовке тектоническую структуру зданий на основе строгого, предельно упрощённого ордера [Химико-технологический институт в Иванове (1929), бывший дом общества «Динамо» (1928–30), новый корпус Моссовета (1929–30) и станция метрополитена «Красные ворота» (ныне «Лермонтовская», 1935) в Москве].
В 1930-е гг. в творчестве Фомина наметился переход к более непосредственному использованию классических, декоративно «обогащенных» форм [здание Совета Министров УССР в Киеве (при участии архитектора П. В. Абросимова), 1934–1938]. Преподавал в АХ в Ленинграде (ученики А. И. Гегелло, Е. А. Левинсон, В. О. Мунц), с 1933 руководитель школы-мастерской при Моссовете (среди учеников П. В. Абросимов, Л. М. Поляков, М. А. Минкус и др.). Занимался та