Начал играть в хоккей в дворовой команде дома № 4 по Коровинскому шоссе. В составе дворовой команды ЖЭКа № 19 по Коровинскому шоссе пробился в финал городского турнира «Золотая шайба».
В 12 лет попал в ЦСКА к тренеру Юрию Александровичу Чабарину. В 18 лет участвовал в турне по Канаде в составе юношеской команды ЦСКА.
В 1975—1989 — в ЦСКА (был капитаном команды и сборной СССР, с небольшим перерывом в 1988 году), в 1994 — в «Спартаке» (М).
В 80-е гг. XX века играл в легендарной пятёрке Ларионова сборной СССР и клуба ЦСКА, вместе с Сергеем Макаровым, Игорем Ларионовым, Владимиром Крутовым и Алексеем Касатоновым.
В чемпионатах СССР и России — 480 матчей, 153 гола.
В 1989—1994 — в «Нью-Джерси Дэвилз», в 1994—1998 — в «Детройт Ред Уингз». В чемпионатах НХЛ — 546 матчей, 36 голов. В турнирах Кубка Стэнли — 116 матчей, 2 гола.
11 декабря 2009 сыграл один официальный домашний матч за ЦСКА для повышения внимания к клубу, лиге и хоккею в целом
В 1994 году организовал розыгрыш Кубка «Спартака» по хоккею.
В 1998—2000 — помощник главного тренера «Нью-Джерси Дэвилз», с которым в 2000 выиграл Кубок Стэнли.
В 2002 году — главный тренер и генеральный менеджер сборной России по хоккею с шайбой на Олимпийских играх в Солт-Лэйк-Сити. Под руководством Фетисова сборная России завоевала бронзовую медаль Олимпийских игр 2002 в Солт-Лейк-Сити.
С октября 2008 года по 21 января 2012 года — председатель Совета директоров Континентальной хоккейной лиги.
C 1 мая 2009 года по 21 января 2012 года — президент хоккейного клуба ЦСКА.
С 2009 года является заведующим кафедрой Менеджмента спортивной индустрии РЭУ им. Г. В. Плеханова.
С 5 апреля 2012 года — председатель правления Российской Любительской Хоккейной Лиги (РЛХЛ).
Обладатель всех высших титулов мирового хоккея:
С 2002 года является председателем Высшего совета Общероссийской Общественной Организации «Всероссийское добровольное общество „Спортивная Россия“»
С апреля 2002 по март 2004 — Председатель Государственного комитета Российской Федерации по физической культуре и спорту (Госкомспорт).
С марта по ноябрь 2004 — руководитель Федерального агентства по физической культуре, спорту и туризму.
С ноября 2004 по октябрь 2008 — руководитель Федерального агентства по физической культуре и спорту (Росспорт).
17 октября 2008 года избран членом Совета Федерации от Приморского края. С 27 октября 2008 года — Председатель Комиссии Совета Федерации по физической культуре, спорту и развитию олимпийского движения. Член Комитета Совета Федерации по вопросам местного самоуправления. Член Комиссии Совета Федерации по делам молодежи и туризму.
С 16 декабря 2011 года — первый заместитель председателя Комитета Совета Федерации по социальной политике.
Фетисов — член Совета учредителей Всемирного антидопингового агентства (ВАДА), глава Комитета спортсменов ВАДА.
1 февраля 2007 избран Председателем Конференции государств-сторон Международной конвенции ЮНЕСКО о борьбе с допингом в спорте.