Ngày 21 tháng 6 năm 1941, Fomin dự định đến Daugavpils để đưa gia đình đến Brest, nhưng ông không lấy được vé tàu do có rất đông người ở nhà ga. Đến ngày 22 tháng 6, Fomin đang ở Pháo đài Brest, khi Wehrmacht bắt đầu cuộc chiến có mật danh Chiến dịch Barbarossa. Với tư cách là sĩ quan có cấp bậc cao nhất có mặt (tương đương cấp Đại tá), ông đã nắm quyền chỉ huy nhóm binh sĩ Liên Xô bảo vệ Cổng Kholm. Hai ngày sau, bộ chỉ huy phòng thủ pháo đài được thành lập, ông được bầu làm phó chỉ huy trưởng bộ tham mưu phòng thủ pháo đài.