Олег родился 21 мая 1962 года в Тамбове в семье художника. «Я занимался боксом, шахматами, штангой и с 4-го класса — театром. Играли спектакли, строили декорации по ночам, — вспоминает Олег. — Хотелось успеть все и сразу: и спорт, и театр, и влюбляться, и драться, и фехтовать, и заниматься сценодвижением!». После выпускного класса уверенный в себе молодой человек собрал вещи и уехал поступать в Москву. В столице харизматичного Фомина готовы были принять сразу несколько театральных вузов – он остановил выбор на Высшем театральном училище имени Щепкина. Будучи студентом, Олег поменял 14 профессий, например, работал манекенщиком на Кузнецком мосту. «На первом курсе думал, что я — гений, на четвертом уже понимал, что я — студент, который ничего не понимает», — говорит Фомин. После выпуска он, почти без денег, уезжает в Ригу — работать в местном ТЮЗе. Несколько лет Фомин блистал на подмостках латвийского театра в главных ролях. Там-то его и заприметила супруга режиссера Валерия Рыбарева — мастер как раз искал героя в свою криминальную драму «Меня зовут Арлекино» (1988). Так 26-летний Фомин получил первую главную роль в большом кино. Лента о парне по прозвищу Арлекино, главаре советских хулиганов, становится хитом. Фомин просыпается знаменитостью. «После такого успеха, конечно, зрители до сих пор пишут письма», — говорит актер.
Во второй половине 80-х начинается кинокарьера Олега («Месть», «Стеклянный лабиринт», «Дрянь», «Фанат 2»). Через четыре года закрытие русского театра в Риге вынуждает актера вернуться на родину. Но ему уже не предлагают достойных ролей, и Фомин почти от безысходности сам становится режиссером, снимая себя в главных ролях.
Как режиссер он дебютировал в 29 лет и поначалу терпел на этом поприще провал за провалом. Его первый фильм о старшеклассниках «Милый Эп» (1991) критики обозвали «недоразумением». Второй фильм, снятый по пьесе Уильяма Сарояна, «Время вашей жизни» (1992), проходит незамеченным. Одновременно с карьерой режиссера Фомин продолжает сниматься как актер, в основном, в «своих» лентах, но и у других режиссеров тоже — «Игра всерьез», «Страна глухих», «Странное время», «Контракт со смертью», «Весьегонская волчица» и др.
Третья режиссерская работа Фомина — триллер «Мытарь» (1997) по сценарию Ивана Охлобыстина — вновь принимается критиками в штыки. Менее критично были восприняты ленты «Спасатели. Затмение» (2000), «Пантера. Испытательный срок» (2000), «Конференция маньяков» (2001). Фомину понадобилось десять лет, чтобы добиться успеха. В 2001 году 39-летний режиссер выпускает сериал «Next. Следующий» с Александром Абдуловым в главной роли. История о взаимоотношениях престарелого вора в законе и его внезапно объявившегося сына удается Фомину мастерски. Телесериал становится одним из лучших проектов года. Следом Олег закрепляет успех сериалами «Фаталисты» (2001) с Александром Абдуловым и Ириной Розановой, «Next 2» (2002), «Next3» (2003), «КГБ в смокинге» (2005) и др. В 2007-ом хитом становится комедия Фомина «День выборов». Следом он снимает историческую драму «Господа офицеры: Спасти императора», где играет главную роль. В 2009-ом делает, по собственному признанию, «свой худший фильм, за который стыдно», — комедию «Самый лучший фильм 2», где играет звездный состав комиков — Тимур Батрутдинов, Гарик Харламов, Дмитрий Хрусталев. В 2010 году Олег снимает два сериала — «Классные мужики» и «Естественный отбор», а в 2013-ом работает над многосерийным проектом «Ледников». Олег – дважды разведен, воспитывает сына.
