Selama hidup Djoko Santoso pernah menduduki beberapa jabatan di militer, yakni sebagai Wakil Asisten Sosial Politik untuk Kaster sekaligus Kasospol ABRI pada 1998.
Djoko Santoso juga pernah menjabat sebagai Pangdam XVI/Pattimura, serta Pangdam jaya. Pada 2003 ia menjadi wakil Kepala Staf TNI Angkatan Darat.
Selanjutnya, Djoko Santoso menjabat sebagai Kepala Staf TNI Angkatan Darat (KSAD) pada 2005.
Pada 2008, Djoko Santoso ditunjuk oleh Presiden Susilo Bambang Yudhoyono (SBY) menjabat sebagai Panglima TNI menggantikan Djoko Suyanto.
Selama menjadi anggota TNI, Djoko Santoso pernah ikut dalam beberapa tugas negara. Di antaranya yakni Operasi Seroja pada 1976, 1981 dan 1988.