Mengikuti jejak sang ayah, ia melanjutkan pendidikannya ke Akademi Militer, Magelang. Pada tingkat I dan II, ia sangat berprestasi dan meraih penghargaan Garuda Trisakti Wiratama sehingga menjadikannya Komandan Resimen Korps Taruna.
AHY pun lalu lulus pada tahun 2000 menjadi lulusan terbaik saat itu. Semasa penugasan di milier, AHY juga menempuh kuliah hingga memiliki tiga gelar, yakni Master of Science in Strategic Studies di Nanyang Technological University, Singapura, Master in Public Administration di Harvard University, dan Master of Arts in Leadership And Management dari Webster University.
Mengawali kariernya sebagai tentara, Agus mengemban tugas penting menjadi Komandan Peleton di Batalyon Infanteri Lintas Udara 305/ Tengkorak yang ditugaskan dalam Operasi Pemulihan Keamanan di Aceh.
Bahkan, dalam profil Agus Harimurti Yudhoyono, ia pernah mengikuti sekolah Dasar Kecabangan Infanteri dan Kursus Combat Intel pada tahun 2001. Lalu, ia bergabung dengan Komando Cadangan Strategis Angkatan Darat (KOSTRAD).