После окончания школы Николай решил переключаться на театр. Поступил в Ленинградский государственный институт театра, музыки и кинематографии. В 1982 году во время учёбы вместе с другими студентами ЛГИТМиКа Максимом Леонидовым и Дмитрием Рубиным собрал музыкальную группу «Секрет». Николай Фоменко был её бессменным участником на протяжении многих лет. В 1996 году он покинул группу. Вскоре после ухода Фоменко «Секрет» распался. В кино начал сниматься с 1983 года Его дебютной картиной стала «Скорость». Через три года последовали съёмки фильма «Как стать звездой». Самой крупной кино-удачей актёра было участие в комедии «Сирота казанская», где его партнёрами стали Валентин Гафт, Олег Табаков и Лев Дуров. Среди фильмов, в которых бал задействован Фоменко, можно выделить такие, как «Небо в алмазах», «Старые клячи», «Ключ от спальни», «Глянец», «День радио», «Человек с бульвара Капуцин ОК».