Nach der Highschool arbeitete Fatone als Darsteller in den Universal Studios in Orlando, wo er „Wolfie“ in der Rock and Roll Graveyard Revue von Beetlejuice spielte.
NSYNC
Im Sommer 1995, nachdem er sich mit Chris Kirkpatrick angefreundet hatte, einem anderen Bühnenkünstler der Universal Studios, der in einer Doo-Wop-Gruppe sang, wurde er das vierte Mitglied von NSYNC, neben Justin Timberlake und JC Chasez. Dann wurde Lance Bass in die Gruppe aufgenommen, die zu NSYNC wurde. Im Jahr 2001 spielte Fatone zusammen mit seinem *NSYNC-Bandkollegen Lance Bass in dem Miramax-Film On the Line mit, er hatte einen Gastauftritt mit NSYNC in einer Episode der Simpsons-Folge New Kids on the Blecch aus dem Jahr 2001 und sprach zusammen mit Bass in denselben Episoden von Disneys Kim Possible und Adult Swims Robot Chicken.
Post-NSYNC-Karriere
Fatone spielte 2002 in der dramatischen Filmkomödie My Big Fat Greek Wedding die Rolle von Toulas Cousin Angelo, trat in der Serie My Big Fat Greek Life auf und übernahm die Rolle erneut in der 2016 erschienenen Fortsetzung My Big Fat Greek Wedding 2. Er spielte in dem von der Kritik gelobten Film The Cooler mit. Er hatte kleinere Rollen in dem experimentellen Film Red Riding Hood und Homie Spumoni, letzterer an der Seite von Jamie-Lynn Sigler. Fatone war auch am Broadway zu sehen, wo er 2002 die Hauptrolle in Rent und in einer Neuauflage von Little Shop Of Horrors spielte.
Fatone moderierte die NBC-Sendung The Singing Bee sowie die australische Version der Show auf Nine Network. Am 21. August 2007 wurde bekannt gegeben, dass er, zusammen mit Lisa Rinna, Joan Rivers und Melissa Rivers als Moderatoren der TV Guide Red Carpet Pre-Shows für die Saison 2007-2008 ersetzen würde. Seine Moderationsaufgaben bei TV Guide setzten sich in der Saison 2008-2009 fort.
Im Jahr 2005 verpflichtete NBC Fatone als Moderator (oder „Ringmaster“) für die Reality-Serie Celebrity Circus. Im selben Jahr hatte er eine Gastrolle in der Hannah-Montana-Folge „Bye Bye Ball“ als Restaurantbesitzer Joey Vitolo, ein ehemaliger Baseballspieler, der Hannah zum Singen zwingt, um einen signierten Ersatzball für ihren Bruder zu bekommen. Im Jahr 2010 spielte Fatone einen weiteren Baseballspieler in der Disney Channel-Serie Imagination Movers. Vom 6. bis 18. Juli desselben Jahres trat er außerdem im Musical „The Producers“ im Pittsburgh Benedum Center in der Rolle des komödiantischen Nazi-Soldaten Franz Liebkind auf.
Fatone lieh seine Stimme mehreren Episoden von Robot Chicken, wobei er in einem Kung-Fu-Sketch namens „Enter the Fat One“ als er selbst auftrat und in der Star-Wars-Episode der Serie einen Gesangsauftritt hatte. Von 2010 bis 2015 fungierte Fatone als Sprecher für Moderator Steve Harvey in der Sendung Family Feud. Im Jahr 2011 übernahm er einen Job als Moderator der Live Well Network-Serie My Family Recipe Rocks. Im Oktober desselben Jahres trat er auch in dem Horrorfilm Inkubus auf.
Im Januar 2012 war er einer von acht Prominenten, die an der Food Network-Reality-Serie Rachael vs. Guy: Celebrity Cook-Off. Obwohl er in Woche sechs ausschied, sicherte er sich einen Preis in Höhe von 5.000 Dollar für seine Wohltätigkeitsorganisation, die Fatone Family Foundation.
Er trat als prominenter Gastmoderator für die Show The Price Is Right Live! im Bally’s Las Vegas auf. Fatone war auch ein Gast in der zweiten Staffel der Adult Swim’s The Eric Andre Show. Von Mai bis Juni 2013 spielte er Bert in der Pittsburgh CLO-Produktion von 42nd Street.
Fatone hatte im Februar 2014 einen Gastauftritt in der Sendung Impractical Jokers, in der er für einen der Stars der Show, Brian Quinn, während einer Herausforderung einsprang. Später trat er in einer Folge von 2017 als Gast auf, nachdem er die Erlaubnis erteilt hatte, in seinem Hotdog-Restaurant Fat One’s in Orlando zu drehen. Seit 2016 war er Gastgeber oder Gast in Specials wie „Nitro Circus Spectacular“, „The Joker Games“ und „Fantasy Draft“. Er ist der ständige Gastgeber der Spin-off-Serie Impractical Jokers: After Party seit ihrer Premiere im Jahr 2017. Seine Beziehung zu den Stars der Serie brachte ihm auch einen Cameo-Auftritt in dem Film Impractical Jokers aus dem Jahr 2020 ein: The Movie.
Im April 2014 begann Fatone mit der Moderation des Food Network-Kochwettbewerbs Rewrapped, bei dem Köche klassische Snacks nachkochen und anschließend neue Gerichte mit diesen Snacks kreieren müssen. Im August desselben Jahres übernahm Fatone die Moderation einer weiteren Serie, Parents Just Don’t Understand, die auf dem Hub Network ausgestrahlt wurde, bevor es in Discovery Family umbenannt wurde. Außerdem hatte er 2015 eine Gastrolle in drei Episoden der The Jack and Triumph Show.
Im Jahr 2019 spielte Fatone das Kaninchen in der ersten Staffel der Gesangswettbewerbsshow The Masked Singer und belegte zusammen mit Rumer Willis den vierten Platz. Er dient derzeit als Moderator von Common Knowledge, einer Spielshow, die am 14. Januar 2019 auf dem Game Show Network Premiere feierte.