С 1998 года Литвиненко семь лет числился в Институте стратегических исследований, где прошел карьерный путь от старшего консультанта до первого заместителя директора. А в 2007 году он вернулся в СБУ — на пост заместителя начальника Департамента информационно-аналитического обеспечения.
Пробыв еще два года в “конторе”, Литвиненко обратился к научной работе. А затем, уже после Майдана, в 2014 году, стал заместителем секретаря СНБО. В этом органе в каденцию Петра Порошенко он работал главным образом при Александре Турчинове.
Но ещё перед трудоустройством в Совбезе будущий глава разведки окончил британский Королевский колледж оборонных наук (RUSI).
В августе 2019 года новый президент Владимир Зеленский уволил Литвиненко из Совбеза и отправил назад — руководить Институтом стратегических исследований.
В 2021 году Литвиненко был назначен главой Службы внешней разведки.