Den 21 juni 1941 ville Fomin resa till Daugavpils för att ta med sin familj till Brest, men han lyckades inte få en tågbiljett på grund av en stor mängd människor på järnvägsstationen. Den 22 juni befann sig Fomin i fortet Brest då Wehrmacht inledde Operation Barbarossa, invasionen av Sovjetunionen. Som den enda högre befälhavaren närvarande tog han över kommandot av gruppen sovjetiska soldater som försvarade Cholmporten.