Efter gymnasiet arbejdede Fatone som kunstner i Universal Studios i Orlando, hvor han spillede “Wolfie” i Beetlejuice’s Rock and Roll Graveyard Revue.
NSYNC
I sommeren 1995 blev han det fjerde medlem af NSYNC sammen med Justin Timberlake og JC Chasez, efter at han blev venner med Chris Kirkpatrick, en kollega fra Universal Studios-scenen, der sang i en doo-wop-gruppe, og han blev det fjerde medlem af NSYNC. Derefter blev Lance Bass tilføjet til den gruppe, der skulle blive til NSYNC. I 2001 medvirkede Fatone sammen med *NSYNC-bandkammeraten Lance Bass i Miramax-filmen On the Line, han gæstespillede sammen med NSYNC i et afsnit af The Simpsons-afsnittet New Kids on the Blecch fra 2001, og han lavede også stemmearbejde med Bass i de samme afsnit af Disneys Kim Possible og Adult Swims Robot Chicken.
Post-NSYNC-karriere
Fatone spillede med i den dramatiske komediefilm My Big Fat Greek Wedding fra 2002 som Toulas fætter Angelo, optrådte i showet My Big Fat Greek Life og genoptog rollen igen i 2016-fortsættelsen My Big Fat Greek Wedding 2. Han medvirkede i den anmelderroste film The Cooler. Han har haft mindre roller i både eksperimentalfilmen Red Riding Hood og Homie Spumoni, sidstnævnte sammen med Jamie-Lynn Sigler. Fatone har også været på Broadway, hvor han spillede hovedroller i Rent i 2002 og i en genoplivning af Little Shop Of Horrors.
Fatone var vært for NBC’s The Singing Bee samt den australske version af showet på Nine Network. Den 21. august 2007 blev det annonceret, at han, sammen med Lisa Rinna, ville erstatte Joan Rivers og Melissa Rivers som værter for TV Guides rød løber pre-shows i sæsonen 2007-2008. Hans værtsopgaver hos TV Guide fortsatte i sæsonen 2008-2009.
I 2005 hyrede NBC Fatone som vært (eller “ringmaster”) for deres realityserie Celebrity Circus. Samme år medvirkede han også som gæstestjerne i Hannah Montana-afsnittet “Bye Bye Ball” som restaurantejeren Joey Vitolo, en tidligere baseballspiller, der tvinger Hannah til at synge i bytte for en signeret erstatningsbold til hendes bror. Fatone fortsatte med at skildre en anden baseballspiller i Disney Channel-serien Imagination Movers i 2010. Fra den 6.-18. juli samme år optrådte han også i musicalen “The Producers” på Pittsburgh Benedum Center i rollen som den komiske nazisoldat Franz Liebkind.
Fatone har udlånt sin stemme til flere episoder af Robot Chicken, hvor han spillede sig selv i en kung fu-skit kaldet “Enter the Fat One” og havde en vokal cameo i seriens Star Wars-episode. Fra 2010 til 2015 fungerede Fatone som annoncør for værten Steve Harvey i programmet Family Feud. I 2011 tog han et job som vært for Live Well Network-serien My Family Recipe Rocks. I oktober samme år medvirkede han også i gyserfilmen Inkubus.
I januar 2012 var han en af otte berømtheder, der deltog i realityserien Rachael vs. Guy på Food Network: Celebrity Cook-Off. Selv om han blev elimineret i uge seks, sikrede han sig en præmie på 5.000 dollars til sin velgørenhedsorganisation, Fatone Family Foundation.
Han optrådte som berømt gæstevært i showet The Price Is Right Live! på Bally’s Las Vegas. Fatone var også gæst i sæson to af Adult Swim’s The Eric Andre Show. Fra maj til juni 2013 spillede han Bert i Pittsburgh CLO’s produktion af 42nd Street.
Fatone lavede en cameo i februar 2014 i showet med skjult kamera Impractical Jokers, hvor han vikarierede for en af showets stjerner, Brian Quinn, under en udfordring. Han optrådte senere som gæst i et afsnit fra 2017, efter at han havde givet tilladelse til at filme på sin hotdogrestaurant Fat One’s i Orlando. Siden 2016 har han været vært eller gæst i specialprogrammer som “Nitro Circus Spectacular”, “The Joker Games” og “Fantasy Draft”. Han har fungeret som fast vært for spin-off-serien Impractical Jokers: After Party siden dens premiere i 2017. Hans forhold til seriens stjerner gav ham også en cameo i filmen Impractical Jokers fra 2020:
I april 2014 begyndte Fatone at være vært for madlavningskonkurrencen Rewrapped på Food Network, hvor kokke skal genskabe klassiske snacks og derefter skabe nye retter med de pågældende snacks. I august samme år blev Fatone vært for en anden serie, Parents Just Don’t Understand, som blev sendt på Hub Network, før det blev omdøbt til Discovery Family. Han var også gæstestjerne i tre episoder af The Jack and Triumph Show i 2015.
I 2019 portrætterede Fatone kaninen i første sæson af sangkonkurrenceprogrammet The Masked Singer, hvor han lå sammen med Rumer Willis på fjerdepladsen i den samlede stilling. Han er i øjeblikket vært for Common Knowledge, et spilleshow, der havde premiere den 14. januar 2019 på Game Show Network.