Dla Milanu zagrał 88 razy i strzelił 9 goli.
W 1987 roku Agostino trafił do AC Cesena, z którą zajął 9. miejsce w lidze. Rok później był już piłkarzem Salernitany, w której przez 2 sezony grał w Serie C1/B i ostatecznie w 1990 roku zakończył piłkarską karierę w wieku 35 lat.
Po zakończeniu kariery Di Bartolomei miewał kłopoty natury osobistej. 30 maja 1994 w 10. rocznicę meczu z Liverpoolem popełnił samobójstwo, strzelając do siebie z pistoletu w domu w miasteczku Castellabate.
Sezon Klub Kraj Rozgrywki Mecze Bramki 1972/73 AS Roma
Serie A 2 0 1973/74 AS Roma
Serie A 8 1 1974/75 AS Roma
Serie A 13 0 1975/76 Lanerossi Vicenza
Serie A 33 4 1976/77 AS Roma
Serie A 29 8 1977/78 AS Roma
Serie A 26 10 1978/79 AS Roma
Serie A 28 5 1979/80 AS Roma
Serie A 23 5 1980/81 AS Roma
Serie A 30 6 1981/82 AS Roma
Serie A 22 3 1982/83 AS Roma
Serie A 28 7 1983/84 AS Roma
Serie A 28 5 1984/85 AC Milan
Serie A 29 6 1985/86 AC Milan
Serie A 29 2 1986/87 AC Milan
Serie A 30 1 1987/88 AC Cesena
Serie A 25 4 1988/89 Salernitana Calcio
Serie