Ранна кариера
След като се дипломира, Фей първоначално планира да завърши драматургия в университета "ДеПол" в Чикаго, Илинойс. Но "просто имах чувството, че няма да се получи... [че ще ми вземат парите и ще ме изключат от програмата." Тя все пак се премества в Чикаго, знаейки за групата за импровизационна комедия The Second City. Започва да посещава вечерни курсове в Second City. За да плаща за уроците си, имала дневна работа - работела на рецепцията на YMCA в Еванстън. След като започва обучението си в Second City, тя става силно въвлечена в "култа към импровизацията". Става, както го нарича по-късно, "като един от онези спортисти, които се опитват да влязат в Олимпийските игри. Всичко се свеждаше до сляпо фокусиране. Бях толкова сигурна, че правя точно това, за което съм създадена на тази земя, и бих направила всичко, за да се кача на сцената. Не заради SNL, а защото исках да посветя живота си на импровизацията. Щях да съм напълно щастлив да остана в Second City завинаги."
През 1994 г. се присъединява към актьорския състав на The Second City. В продължение на две години играе по осем представления седмично. Участва и в ревютата Citizen Gates (1996 г.) и Paradigm Lost (1997 г.), играе със Скот Адсит, Кевин Дорф, Рейчъл Драч, Джена Йоловиц и Джим Зулевич. Импровизацията се превръща във важна част от разбирането ѝ за това какво означава да бъдеш актриса, както отбелязва в интервю за The Believer през ноември 2003 г:
Когато започнах, импровизациите оказаха най-голямо влияние върху актьорската ми игра. В колежа изучавах обичайните актьорски методи - Станиславски и други. Но нищо от това не ми допадна. Проблемът ми с традиционния актьорски метод беше, че така и не разбрах за какво трябва да мислиш, когато си на сцената. Но в Second City научих, че фокусът ти трябва да е изцяло върху партньора ти. Вземаш това, което ти дава, и го използваш, за да изградиш сцената. Това ми отвори очите. Изведнъж всичко придоби смисъл. Става дума за партньора ти. Не за това какво ще кажеш, не за намирането на перфектните маниери или тикове за героя ти, не за това какво ще ядеш по-късно. Импровизациите ми помогнаха да отвлека вниманието си от обичайната ми сценична глупост и да насоча фокуса си някъде другаде, за да мога да спра да играя. Предполагам, че това е, което се предполага, че методът на актьорското майсторство постига така или иначе. Разсейва те, за да могат тялото и емоциите ти да работят свободно. Импровизацията е просто версия на актьорския метод, която работи за мен.
По време на престоя си в Чикаго Фей прави и опит в стендъп комедията, който по-късно нарича "аматьорски". Тя също така играе в театъра ImprovOlympic.
Saturday Night Live (1998-2006)
През 1997 г., докато играе представления с групата Second City, Фей изпраща няколко сценария на предаването Saturday Night Live (SNL) на NBC. Тя е помолена да ги изпрати от главния сценарист на SNL Адам Маккей. Маккей е бивш изпълнител в Second City. След среща със създателя на SNL Лорн Майкълс тя е наета за сценарист на SNL. Фей се премества в Ню Йорк. Тя споделя пред The New Yorker: "Открай време бях хвърлила око на шоуто, както други деца гледат Дерек Джетър". Първоначално Фей се "бори" в SNL. Първият й скеч, който се излъчва, е с участието на Крис Фарли в сатира за Сали Джеси Рафаел. Фей продължава да пише поредица от пародии. Сред тях е и една на сутрешното токшоу на ABC The View. Тя е съавтор на скечовете "Съли и Денис" заедно с Рейчъл Драч, която играе една от тийнейджърките.
През 1998 г. Фей играе статистка в един от епизодите. След като се гледа, тя решава да се подложи на диета. С диетата тя сваля 30 килограма. Тя споделя пред The New York Times: "Бях с напълно нормално тегло. Но бях тук, в Ню Йорк, имах пари и не можех да си купя никакви дрехи. След като отслабнах, имаше интерес да ме снимат пред камера". През 1999 г. Маккей се отказва от поста главен сценарист. Майкълс помоли Фей да замени Маккей. Тя става първата жена главен сценарист на SNL. Фей не прави голям проблем с това постижение, защото не е имало много главни сценаристи.
През 2000 г. Фей започва да участва в скечове. Тя и Джими Фалън стават ко-водещи на сегмента "Weekend Update" в SNL. Фей признава, че не е искала да се яви на прослушване, а че Майкълс я е помолил да го направи. Майкълс обяснява, че между Фей и Фалън е имало "химия" (връзка). Майкълс обаче каза, че изборът на Фей е бил "малко рискован" по онова време. Ролята ѝ в "Weekend Update" е добре приета от критиката. Кен Тъкър от Entertainment Weekly пише: "...Фей доставя такива стрелички за удар - пълни с отрова шеги, написани в дълги, прецизно разчетени изречения, безпрецедентни в историята на Update - с такова светло, слънчево лице, което я прави още по-дяволски възхитителна." Денис Милър, бивш член на актьорския състав на SNL и водещ на Weekend Update, е доволен от Фей като един от водещите на сегмента: "Фей може би е най-добрият водещ на Weekend Update, който някога го е правил. Тя пише най-забавните вицове". Робърт Бианко от USA Today обаче коментира, че "не е очарован" от двойката.
През 2001 г. Фей и екипът от сценаристи печелят наградата на Гилдията на американските сценаристи за специалния филм за 25-годишнината на SNL. На следващата година на церемонията по връчването на наградите "Еми" през 2002 г. тя и екипът от сценаристи печелят "Еми" за изключителен сценарий на програма за забавление, музика или комедия.
Двойката Фей и Фалън приключи през май 2004 г. Фалън напуска шоуто в края на този сезон. Той е заменен от Ейми Полър. За пръв път две жени бяха ко-водещи на Weekend Update. Фей разкрива, че е "наела" Poehler за свой ко-водещ на сегмента. Приемането на съвместната работа на Fey и Poehler е положително. Рейчъл Склар от "Чикаго Трибюн" отбелязва, че двойката "е била забавна, перфектна и успешна, тъй като те се забавляват една друга с бързи едносмислени реплики и мъртвешки изказ".
Сезонът 2005-2006 г. е последният за Фей. След него тя напуска, за да прави 30 Rock.
30 Rock (от 2006 г. до момента)
През 2002 г. Фей предлага на NBC пилотен епизод за ситуационна комедия за кабелна новинарска мрежа, но те го отхвърлят. Пилотният филм е написан отново, за да се фокусира върху сериал в стил SNL. Той е приет от NBC. През май 2003 г. тя подписва договор с NBC. Той ѝ позволява да остане на позицията си на главен сценарист на SNL поне до телевизионния сезон 2004-2005 г. Като част от договора Фей трябваше да разработи проект за праймтайм, който да бъде продуциран от Broadway Video и NBC Universal. Тя започва да разработва пилотния проект под работното заглавие Untitled Tina Fey Project. Пилотният филм, режисиран от Адам Бърнстейн, се фокусира върху главния сценарист на вариететно шоу и начина, по който тя управлява отношенията си със звездата на шоуто и неговия изпълнителен продуцент. През октомври 2006 г. пилотният проект е излъчен по NBC под името 30 Rock. Въпреки че епизодът получава като цяло добри отзиви, той завършва на трето място в своя часови пояс.
Мрежата дава на сериала втори сезон, който започва през октомври 2007 г. Премиерата на третия сезон на сериала е на 30 октомври 2008 г. Премиерният епизод поставя рекорди за най-висок рейтинг на сериала. През януари 2009 г. NBC подновява 30 Rock за сезон 2009-2010 г.
През 2007 г. Фей получава номинация за наградата "Еми" за изключителна актриса в комедиен сериал. Самият сериал печели "Еми" за 2007 г. за изключителен комедиен сериал. През 2008 г. печели наградите "Златен глобус", "Гилдия на филмовите актьори" и "Еми" в категорията за най-добра актриса в комедиен сериал. През следващата година Фей отново печели "Златен глобус" и наградата на Гилдията на екранните актьори в същите категории. Тя е номинирана и за награда "Еми". В началото на 2010 г. Фей получава номинация за "Златен глобус" за най-добра актриса. Тя печели наградата на Гилдията на филмовите актьори за най-добра главна женска роля.
Сара Пейлин
През септември и октомври 2008 г. Фей гостува в SNL, за да изпълни поредица от пародии на републиканския кандидат за вицепрезидент Сара Пейлин. В премиерния епизод на 34-ия сезон, излъчен на 13 септември 2008 г., Фей имитира Пейлин в скеч, заедно с Ейми Полър в ролята на Хилъри Клинтън. Актът им включва Клинтън, която се подиграва на Пейлин за нейните "очила на Тина Фей". Скечът бързо се превръща в най-гледаното вирусно видео в историята на NBC.com. До следващата сряда той има 5,7 милиона гледания. Фей отново влиза в ролята в предаването на 4 октомври. Тя действа като Пейлин и в шоуто на 18 октомври, където към нея се присъединява истинската Сара Пейлин. Шоуто на 18 октомври има най-добрия рейтинг на всяко шоу на SNL от 1994 г. насам. През следващата година Фей печели награда "Еми" в категорията "Изключителна гостуваща актриса в комедиен сериал" за ролята си на Пейлин.
През декември 2009 г. Entertainment Weekly включва нейното превъплъщение в своя списък с "най-добрите" в края на десетилетието, като пише: "Чудно точното превъплъщение на Фей в желаещия да стане вицепрезидент в SNL (и умението ѝ да постигне баланс между комедията и жестокостта) направи телевизията наистина превъзходна."
Друга работа
През 2000 г. Фей работи заедно с колежката си от SNL Рейчъл Драч в шоуто за две жени "Драч и Фей" на Off Broadway в Upright Citizens Brigade Theater в Ню Йорк. Спектакълът е добре приет от критиката. Тим Таунсенд от The Wall Street Journal в рецензия за Dratch & Fey пише, че най-забавната част от гледането на техните изпълнения е "да се види колко удобно се чувстват една с друга". Той казва, че шоуто "не е за две жени, които са смешни. [...] Драч и Фей са просто смешни. Точка." Един от скечовете в SNL, "Съли и Денис", е създаден в Second City в Чикаго.
На 13 август 2007 г. Фей гостува в детския телевизионен сериал "Улица Сезам" в епизода "Книжарите". Тя се появява като гост-съдия в епизода на 25 ноември 2007 г. на програмата на Food Network Iron Chef America. Фей участва в кампанията на Дисни "Годината на милион мечти" като Тинкър Бел, заедно с Михаил Баришников като Питър Пан и Жизел Бюндхен като Уенди Дарлинг. Снимала се е и в реклами за кредитната карта American Express.
На 23 февруари 2008 г. Фей е водеща на първия епизод на SNL след стачката на Гилдията на американските сценаристи през 2007-2008 г. За това си участие тя е номинирана за "Еми" в категорията "Индивидуално изпълнение в естрадна или музикална програма".
Филми
През 2002 г. Фей участва в комедията "Мартин и Орлоф". Дебютира като сценарист и съавтор на тийнейджърската комедия "Подли момичета" от 2004 г. Героите и поведението във филма са базирани на училищния живот на Фей в гимназията "Upper Darby". Филмът е базиран и на нехудожествената книга Queen Bees and Wannabes на Розалинд Уайзман. Актьорският състав включва други бивши членове на SNL, включително Тим Медоус, Ана Гастейер и Ейми Полър. Филмът получи благоприятни отзиви. Филмът е успешен в боксофиса и печели 129 милиона долара в световен мащаб.
В интервю от 2004 г. Фей казва, че би искала да пише и режисира филми, в които има малки роли. От април 2006 г. Фей работи по сценарий на филм за Paramount Pictures, в който ще участват Саша Барон Коен, по името на Къдравия оксид и Вик Трий. Той е базиран свободно на истинската история на хасидски рок музикант. През 2007 г. участва в анимационната комедия Aqua Teen Hunger Force Colon Movie Film for Theaters в ролята на майката на тийнейджърите - гигантско бурито.
Фей и бившата ѝ колежка от SNL Ейми Полър участват в комедията Baby Mama от 2008 г. Сценарист и режисьор на филма е Майкъл Маккълърс. Филмът разказва за Кейт (Фей), бизнес дама, която иска дете, но след като открива, че има шанс да забременее само милион към едно, решава да си намери сурогатна майка: Анджи (Полер), интригантка от бялата раса. Baby Mama получава смесени отзиви, но много критици харесват изпълнението на Фей. Тод Маккарти от Variety пише: "Фей е удоволствие да се гледа през цялото време. Способна да предаде намеренията и чувствата на Кейт чрез простички погледи и инфлексии, тя никога не мелодраматизира ситуацията; нито пък ефикасната ѝ, перфекционистка страна става прекалено властна." Филмът събира над 64 милиона долара в боксофиса.
Сред проектите на Фей след 2008 г. е озвучаването на героинята Лиза в англоезичната версия на японския анимационен филм "Понио на скалата край морето" (със заглавие "Понио" за американската версия). През 2009 г. участва във филма "Изобретението на лъжата" заедно с Рики Джървейс, Дженифър Гарнър, Роб Лоу и Кристофър Гест. Следващата ѝ филмова роля е в комедията на Шон Леви "Нощна среща". Филмът се фокусира върху женена двойка, изиграна от Фей и Стив Карел, която отива на среща. Нощта обаче се обърква за двамата. Освен това тя се съгласява да озвучи анимационния филм MegaMind на DreamWorks.