awioniką i uzbrojeniem. 1989–1992 – służył w Centrum Lotów Doświadczalnych Lotnictwa (Air Force Flight Test Center). 1992 – zrezygnował z czynnej służby wojskowej z powodu przejścia do pracy w NASA. 1997 – na Uniwersytecie w Houston (University of Houston-Clear Lake), stan Teksas zdobył tytuł magistra w dziedzinie kosmologii. 2010 – w stopniu pułkownika USAF przeszedł do rezerwy.

Wylatał ponad 1800 godzin na 35 typach samolotów.

Praca w NASA i kariera astronauty 1993–1997 – w styczniu 1993 Fossum został inżynierem NASA. Uczestniczył w programach związanych z budową Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zajmował się określeniem przydatności rosyjskich statków kosmicznych typu Sojuz jako kapsuł ewakuacyjnych dla załóg projektowanej stacji. Pracował również przy konstruowaniu i testowaniu prototypu rakietoplanu X-38, który miał być alternatywnym statkiem ratunkowym. Pod koniec 1993 w grupie projektującej Międzynarodową Stację Kosmiczną był przedstawicielem Flight Crew Operations Directorate. Później trafił do Dyrektoriatu Operacji Kosmicznych (Mission Operations Directorate), gdzie zajmował się zagadnieniami związanymi z montażem stacji orbitalnej. 1996 – rozpoczął pracę w Biurze Astronautów NASA.