Fathoullin hatte seinen ersten internationalen Erfolg bei den Juniorenweltmeisterschaften 2013 in Warschau. Dort gewann er Silber mit der Staffel über 3000m. Zu Beginn der Saison 2015/16 startete er in Montreal erstmals im Weltcup und belegte dabei 12. Platz über 500m und den sechsten Rang über 1000m. Beim folgenden Weltcup in Toronto erreichte er mit dem zweiten Platz über 500m seine erste Weltcuppodestplatzierung. Im weiteren Saisonverlauf belegte er in Dresden über 1500m und mit der Staffel jeweils den zweiten Platz und in Dordrecht mit der Staffel den dritten Platz. Letztmals international startete er bei den Shorttrack-Weltmeisterschaften 2016 in Seoul und holte dort die Silbermedaille mit der Staffel.