С 1991 года служил в 104-й гвардейской воздушно-десантной дивизии (Азербайджан). С 1993 года — командир взвода, заместитель командира роты, командир разведывательной роты в Ульяновске.

С 1995 года — начальник штаба, заместитель командира парашютно-десантного батальона в 328-м гвардейском парашютно-десантном полку. 12 марта 1996 года, проводя разведку переднего края боевиков, вскрыл оборону противника и умело организовал бой. В ходе операции по захвату узла обороны противника в районе села Комсомольское разведротой Бочарова были уничтожены 16 боевиков и трое захвачены в плен. Попытки отбить высоту были отражены со значительным уроном для нападавших. В ходе отражения последней атаки Бочаров вызвал на себя огонь артиллерии.

До подхода главных сил десантники удерживали занятые позиции, отражая атаки превосходящих сил противника. В результате боестолкновения разведгруппа Бочарова не имела погибших и раненых, а удержанная ими высота стала плацдармом для дальнейшего наступления российских войск.

20 июля 1996 года указом президента Российской Федерации № 1064 старшему лейтенанту Бочарову было присвоено звание Героя Российской Федерации за мужество и героизм, проявленные при выполнении специального задания.

С 1998 года — командир парашютно-десантного батальона в 108-м гвардейском десантно-штурмовом полку (Новосибирск).

С 1999 года — старший офицер отдела боевой подготовки штаба Военно-десантных войск. В декабре 1998 года был избран председателем совета Союза Героев России.

В 2002 году получил диплом Российской академии госслужбы при президенте РФ по специальности «Государственное и муниципальное управление».

В 2003 году участвовал в выборах депутатов Государственной думы по одномандатному округу в Брянской области, избран не был.

В 2004 году был уволен в запас в звании подполковник запаса. С января 2005 года — заместитель губернатора Брянской области — постоянный представитель администрации Брянской области при правительстве РФ. С 2007 по 2011 годы — депутат Государственной думы Российской Федерации пятого созыва.

В 2011-2012 годах был депутатом Госдумы шестого созыва, членом фракции «Единая Россия», работал в комитете по делам общественных объединений и религиозных организаций.

С октября 2012 по август 2013 года – главный федеральный инспектор Брянской области.

16 января 2013 года избран руководителем оргкомитета по проведению учредительного съезда Общественного Народного Фронта (ОНФ), а с августа 2013 года стал руководителем исполкома федерального штаба ОНФ. 2 апреля 2014 года указом президента России назначен временно исполняющим обязанности главы Волгоградской области.

1 июня 2014 года состоялось выдвижение Андрея Бочарова на должность губернатора в Волгоградской области от «Единой России». За кандидатуру Андрея Бочарова отдали свои голоса более 95% голосов пришедших на избирательные участки жителей области. В голосовании приняли участие 276 534 человека.

По предварительным итогам выборов, состоявшихся 14 сентября 2014 года, Андрей Бочаров набрал почти 90% голосов. Каждый из его соперников не сумел набрать более 5% голосов избирателей.

24 сентября 2014 года после победы на выборах Бочаров занял пост губернатора Волгоградской области.