Ia memulai kariernya sebagai hakim pada 1986 dengan menjadi seorang calon hakim di Pengadilan Negeri Bandar Lampung.
Setelah sukses menjabat sebagai hakim di PN Bandar Lampung, ia malang melintang di dunia peradilan Indonesia, mulai dari menjadi hakim di PN Curup, PN Bekasi dan PN Tangerang.
Pada tahun 2011, Suhartoyo mendapatkan kepercayaan untuk menjadi Ketua PN Jaksel. Tiga tahun berselang tepatnya pada 2014, Suhartoyo dipromosikan menjadi hakim tinggi di Pengadilan Tinggi Denpasar.
Kariernya sebagai hakim semakin moncer, hanya dalam hitungan bulan Suhartoyo dipilih Mahkamah Agung menjadi hakim konstitusi menggantikan Ahmad Fadlil Sumadi.
Selama menjadi hakim di MK, ia sempat menangani beberapa kasus besar, seperti mengadili sengketa Pilpres 2019. Suhartoyo juga turut ambil bagian mengadili judicial review UU Cipta Kerja hingga UU Perkawinan.
