Di tahun 2005, Djoko Santoso ikut kursus Lemhannas.

Dalam kariernya di dunia militer, Djoko Santoso lebih sering ditugaskan pada bidang intelijen.

Pada 1998, Djoko Santoso diangkat sebagai Wakil Asisten Sosial Politik untuk Kaster sekaligus Kasospol ABRI.

Kemudian, pada 2000, Djoko Santoso diangkat sebagai Kepala Staf Kodam IV/Diponegoro dan setahun kemudian dipercaya menduduki jabatan Panglima Divisi II/Kostrad.

Pada 2002, Djoko Santoso menjabat sebagai Panglima Kodam (Pangdam) XVII/Pattimura.

Selain bertugas sebagai Pangdam Pattimura, Djoko Santoso juga sebagai Panglima Komando Operasi Pemulihan Keamanan (Pangkoopslihkam) pada 2002-2003.

Karier Djoko Santoso semakin melejit, hingga ia diangkat menjadi Panglima Kodam Jaya.

Di tahun yang sama, ia diangkat sebagai Wakil Kepala Staf TNI Angkatan Darat (KSAD) pada 2003.

Dua tahun setelah itu, Djoko Santoso menjabat sebagai Kepala Staf TNI Angkatan Darat (KSAD) menggantikan Ryamizard Ryacudu.

Djoko Santoso pernah bertugas dalam Operasi Seroja pada 1976, 1981, dan 1988.

Selain itu, Djoko Santoso pernah mendapat penugasan ke luar negeri seperti ke Malaysia pada 1990, Australia pada 1990, Singapura pada 1991, RRC pada 1994, Thailand pada 1994, Amerika Serikat pad 2006, Vietnam pada 2006, India pada 2007, Pakistan pada 2007, dan Kamboja pada 2007.

Kemudian, Djoko Santoso diangkat oleh Presiden Susilo Bambang Yudhoyono sebagai Panglima Tentara Nasional Indonesia pada 28 Desember-28 September 2010.

Ia menggantikan Marsekal TNI Djoko Suyanto yang memasuki masa purna tugas.

Djoko Santoso menjabat sebagai Panglima Tentara Nasional Indonesia untuk periode 2007-2010.