Tahun 2006, Agus Andrianto ditempatkan di Kasat I/Dit Reskrimsus Polda Metro Jaya. Dia pernah menjabat sebagai Dir Psikotropika dan Prekursor Deputi Bid Pemberantasan BNN pada 2015. Sebelum ditarik menjadi Dirtipidum Bareskrim Polri 2016.
Pencapaian kariernya mulai melejit saat menjabat sebagai Kapolda Sumatera Utara pada 2018. Agus disebut-sebut berhasil menangani sejumlah kasus besar saat menjabat sebagai Kapolda, seperti pemberantasan peredaran narkotika di wilayah Sumatera Utara.
Keberhasilannya itu membawanya menjabat sebagai Kabareskrim, lalu menduduki Kepala Divisi Humas Polri, dan Kepala Badan Pemelihara Keamanan (Kabaharkam) Polri.
Saat menjabat sebagai Kabareskrim, Agus pernah menangani sejumlah kasus korupsi besar yang melibatkan pengusaha besar. Atas kiprahnya, dia pun pernah dianugerahi sejumlah penghargaan, seperti Satya Lencana Pengabdian, Satya Lencana Bhayangkara Nararya, dan berbagai penghargaan lainnya hingga Bintang Yudha Dharma Pratama.