Efter gymnasiet arbetade Fatone som artist på Universal Studios i Orlando, där han spelade ”Wolfie” i Beetlejuice’s Rock and Roll Graveyard Revue.
NSYNC
Sommaren 1995, efter att ha blivit vän med Chris Kirkpatrick, en annan scenkonstnär från Universal Studios som sjöng i en doo-wopgrupp, blev han den fjärde medlemmen i NSYNC, tillsammans med Justin Timberlake och JC Chasez. Sedan lades Lance Bass till i gruppen som skulle bli NSYNC. År 2001 medverkade Fatone tillsammans med *NSYNC-bandkamraten Lance Bass i Miramax-filmen On the Line, han gästspelade tillsammans med NSYNC i ett 2001 års avsnitt av The Simpsons-avsnittet New Kids on the Blecch, och gjorde även röstarbete med Bass i samma avsnitt av Disneys Kim Possible och Adult Swims Robot Chicken.
Post-NSYNC-karriär
Fatone medverkade i den dramatiska komedifilmen My Big Fat Greek Wedding från 2002 som Toulas kusin Angelo, medverkade i showen My Big Fat Greek Life och återupptog rollen igen i uppföljaren My Big Fat Greek Wedding 2 från 2016. Han medverkade i den kritikerrosade filmen The Cooler. Han har haft mindre roller i både experimentfilmen Red Riding Hood och Homie Spumoni, den senare tillsammans med Jamie-Lynn Sigler. Fatone har också varit med på Broadway och spelat huvudroller i Rent 2002 och i en nyinspelning av Little Shop Of Horrors.
Fatone var värd för NBC:s The Singing Bee samt för den australiensiska versionen av programmet på Nine Network. Den 21 augusti 2007 tillkännagavs att han, tillsammans med Lisa Rinna, skulle ersätta Joan Rivers och Melissa Rivers som värdar för TV Guides röda mattan-förhandsvisningar för säsongen 2007-2008. Hans värdskap för TV Guide fortsatte under säsongen 2008-2009.
2005 kontrakterade NBC Fatone som värd (eller ”ringmaster”) för sin kändisrealityserie Celebrity Circus. Samma år gästspelade han också i Hannah Montana-avsnittet ”Bye Bye Ball” som restaurangägaren Joey Vitolo, en före detta basebollspelare som tvingar Hannah att sjunga i utbyte mot en signerad ersättningsboll till hennes bror. Fatone fortsatte att gestalta en annan basebollspelare i Disney Channel-serien Imagination Movers 2010. Från den 6-18 juli samma år uppträdde han också i musikalen ”The Producers” på Pittsburgh Benedum Center i rollen som den komiska nazisoldaten Franz Liebkind.
Fatone har lånat ut sin röst till flera avsnitt av Robot Chicken, där han spelade rollen som sig själv i en kung fu-skit som heter ”Enter the Fat One” och hade en vokal cameo i seriens Star Wars-avsnitt. Från 2010 till 2015 fungerade Fatone som speaker för värd Steve Harvey i programmet Family Feud. År 2011 tog han ett jobb som värd för Live Well Network-serien My Family Recipe Rocks. I oktober samma år medverkade han även i skräckfilmen Inkubus.
I januari 2012 var han en av åtta kändisar som deltog i realityserien Rachael vs. Guy på Food Network: Celebrity Cook-Off. Även om han slogs ut under vecka sex säkrade han ett pris på 5 000 dollar till sin välgörenhetsorganisation, Fatone Family Foundation.
Han framträdde som kändisgästvärd för showen The Price Is Right Live! på Bally’s Las Vegas. Fatone var också gäst i säsong två av Adult Swims The Eric Andre Show. Från maj till juni 2013 spelade han Bert i Pittsburgh CLO:s produktion av 42nd Street.
Fatone gjorde en cameo i februari 2014 i showen Impractical Jokers med dold kamera och hoppade in för en av showens stjärnor, Brian Quinn, under en utmaning. Han dök senare upp som gäst i ett avsnitt från 2017, efter att ha gett tillstånd att filma på sin korvrestaurang Fat One’s i Orlando. Sedan 2016 har han varit värd eller gäst i specialprogram som ”Nitro Circus Spectacular”, ”The Joker Games” och ”Fantasy Draft”. Han har varit permanent värd för spin-off-serien Impractical Jokers: After Party sedan premiären 2017. Hans relation med seriens stjärnor gav honom också en cameo i filmen Impractical Jokers från 2020:
I april 2014 började Fatone vara värd för matlagningstävlingen Rewrapped på Food Network, där kockar måste återskapa klassiska snacks och sedan skapa nya rätter med hjälp av nämnda snacks. I augusti samma år blev Fatone värd för en annan serie, Parents Just Don’t Understand, som sändes på Hub Network innan det bytte namn till Discovery Family. Han gästspelade också i tre avsnitt av The Jack and Triumph Show 2015.
Under 2019 porträtterade Fatone Rabbit i den första säsongen av sångtävlingsshowen The Masked Singer, och låg på samma plats som Rumer Willis på fjärde plats totalt sett. Han är för närvarande programledare för Common Knowledge, en spelshow som hade premiär den 14 januari 2019 på Game Show Network.