Kariernya menanjak cepat. Ia sempat bertugas di Kejari Tanjung Pinang (1989–1992), lalu menjabat Kasi Penyidikan Korupsi Kejaksaan Tinggi (Kejati) Lampung (1992–1994) dan Kasi Pidana Khusus Kejari Jakarta Barat (1994–1996). Posisi strategis pertama yang ia duduki adalah Kepala Kejari Baturaja (1997–1999).
Tahun 1999, ia masuk ke jajaran Kejaksaan Agung sebagai Kasubdit Upaya Hukum Pidsus, kemudian Kasubdit Penyidikan Pidsus, dan akhirnya Kepala Bidang Hubungan Media Massa Kejagung (2000).
Pada 2005, Antasari dipercaya memimpin Kejati Sumbar. Di sana, ia sempat dikritik karena dianggap lamban mengeksekusi anggota DPRD Sumbar yang terlibat kasus korupsi APBD. Ia kemudian dicopot dan ditarik kembali ke Jakarta.
Namun, namanya mulai dikenal luas publik ketika menjabat Kepala Kejari Jakarta Selatan. Saat itu, ia gagal mengeksekusi Tommy Soeharto setelah Mahkamah Agung menjatuhkan vonis. Peristiwa itu menimbulkan kesan negatif di masyarakat, meskipun Antasari selalu menegaskan ia hanya mengikuti prosedur hukum.
Puncak Karier dan Gebrakan di KPK
Tahun 2007 menjadi titik balik. Antasari terpilih sebagai Ketua KPK setelah mengalahkan calon kuat lainnya, Chandra M. Hamzah, dalam voting Komisi III DPR RI dengan perolehan 41 suara.
Pada masa kepemimpinannya, KPK mencatat sejumlah gebrakan besar. Di bawah koordinasi Antasari, KPK berhasil menangkap Jaksa Urip Tri Gunawan dan pengusaha Artalyta Suryani dalam kasus suap BLBI Syamsul Nursalim. Ia juga memimpin operasi penangkapan Anggota DPR Al Amin Nur Nasution dalam kasus suap terkait pelepasan kawasan hutan lindung di Sumatera Selatan.
Gebrakan itu membuat Antasari dikenal publik sebagai sosok keras terhadap korupsi dan tidak pandang bulu. Namun, pada puncak popularitasnya itulah cobaan terbesar datang.
Kasus Nasrudin dan Kontroversi Hukum
Pada 4 Mei 2009, Presiden Susilo Bambang Yudhoyono (SBY) memberhentikan Antasari dari jabatan Ketua KPK setelah ia ditetapkan sebagai tersangka pembunuhan Nasrudin Zulkarnaen, Direktur PT Rajawali Putra Banjaran.
