Народився 19 вересня 1948 року в с. Мала Рибиця Сумської області. Батько Михайла був бригадиром на Сумському машинобудівному заводі ім. Фрунзе, мати пішла з життя, коли хлопець був ще зовсім малим. Тоді тато забрав його з Малої Рибиці у Суми, де він і закінчував школу.
Український футболіст, захисник і півзахисник, головний тренер національної збірної України. Відомий за виступами за футбольний клуб «Динамо» (Київ). Гравець збірної СРСР (1972–1977). Майстер спорту міжнародного класу (1975). Заслужений майстер спорту СРСР (1975).
Після завершення ігрової кар’єри — футбольний тренер. Заслужений тренер України. Заслужений працівник фізичної культури і спорту України.
Вихованець сумської футбольної школи «Спартак» (з 1962). Виступав за команди «Спартак» Суми (1965–1969), «Зоря» Ворошиловград (1970–1971). Прийшов у київське «Динамо» перед початком сезону 1972 року, в якому «Зоря» стала чемпіоном СРСР, випередивши «Динамо» — срібного призера. У своїй новій команді Фоменко зайняв місце вільного захисника, з кожною грою досягаючи кращого взаєморозуміння з партнерами. Захист у поєднанні з традиційно сильною динамівською атакою призвели до успіхів: у 1974 році — перше місце у чемпіонаті країни і Кубок СРСР, у 1975 році — повторення чемпіонського сходження, Кубок володарів кубків і Суперкубок УЄФА. Були і інші призи: «золото» 1977 року, Кубок країни 1978-го.
У 1972 році Фоменко дебютував і у збірній СРСР. Це сталося 16 липня на стадіоні фінського міста Вааса. У головній команді країни Михайло брав участь у відбіркових іграх чемпіонатів світу і Європи, Олімпійських іграх 1976 року в Монреалі. На матчі чемпіонату Європи з національними командами Швейцарії, Чехословаччини, під час товариської зустрічі із збірною Угорщини в Будапешті Михайло Фоменко виводив збірну СРСР в якості капітана. У 1975 році був капітаном і в «Динамо». Всього за збірну СРСР зіграв 24 матчі (в тому числі 5 матчів за олімпійську збірну СРСР).
Високий, дуже рухливий і швидкий центральний захисник, був повноправним господарем штрафного майданчика. Холоднокровний і надійний, був сильним у позиційній грі, цементував захист команди. Строго дотримувався ігрової дисципліни, був корисний при підключеннях до атак, добре грав головою.
Завершив ігрову кар’єру у 30-річному віці через травму спини. Після цього два роки навчався у Вищій школі тренерів, отримав диплом і приступив до тренерської діяльності.
Головний тренер клубу «Фрунзенець» Суми (1979). Тренер клубу «Динамо» Київ (1980–1984).
Головний тренер команд: «Десна» Чернігів (1985–1986), «Кривбас» Кривий Ріг (1987), «Гурія» Ланчхуті (1987–1989), «Рашид» Багдад і збірної Іраку (1990), «Автомобіліст» Суми (1991–1992).
Після розпаду СРСР головний тренер клубів і збірних: «Динамо» (Київ) (1992–1993), «Верес» Рівне (1994), збірної Гвінеї (1994), «ЦСКА-Борисфен» Київ (1994–1996), «Металіст» Харків (1996–2000, 2001–2002, 2003), ЦСКА (Київ) (2000–2001), «Металург» Запоріжжя (2003), «Таврія» Сімферополь (2006–2008).
Найпоказовішою вважає свою роботу в клубі «Гурія», з яким у 1989 році вийшов у вищу лігу чемпіонату СРСР з футболу (однак у 1990 клуби Грузії вийшли з союзних футбольних турнірів і Фоменко не зміг продовжити роботу з клубом). З «Динамо» Київ цілком несподівано переміг каталонську Барселону у першому ж матчі Ліги чемпіонів сезону 1993–1994.
26 грудня 2012 року Михайло Фоменко очолив збірну України з футболу. На цю посаду він був призначений рішенням Виконкому Федерації футболу України..
За досягнення високих спортивних результатів, вагомий внесок у розвиток вітчизняного футболу, піднесення міжнародного авторитету Української держави нагороджений Орденом «За заслуги» III (2004) і ІІ (2015) ступенів та відзнакою «Іменна вогнепальна зброя» (21 листопада 2015 року).
Рішенням Сумської міської ради від 24.02.2016 року № 359-МР, за видатні особисті досягнення у спорті та плідну тренерську діяльність, Михайлу Івановичу було присвоєне звання «Почесний громадянин міста Суми».
