En 2002, Jérôme FOURNEL connaît une première expérience en cabinet ministériel, et devient conseiller (budget et réforme de l'Etat) au cabinet du ministre de la Jeunesse, de l'Education nationale et de la Recherche (Luc FERRY).

Il rejoint Matignon en 2004 et assure les fonctions de conseiller budgétaire au cabinet du Premier ministre Jean-Pierre RAFFARIN, puis conseiller budgétaire responsable du pôle économique auprès de Dominique de VILLEPIN jusqu’en 2007.

Jérôme FOURNEL est nommé, en 2007, directeur général des douanes et des droits indirects.

Détaché en 2013 détaché dans l'emploi d'inspecteur général des finances, il devient, en 2015, président du Conseil d'orientation de la lutte contre le blanchiment de capitaux et le financement du terrorisme.

De 2017 à 2019, Jérôme FOURNEL est directeur du cabinet du ministre de l'Action et des Comptes publics, Gérald DARMANIN.

Depuis mai 2019, Jérôme FOURNEL exerce les fonctions de directeur général des finances publiques.