W sezonie 2012 Agostini przeniósł się do Włoskiej Formuły 3. Zarówno w serii europejskiej, jak i w serii włoskiej spisał się bardzo dobrze, w czego rezultacie zdobył dwa mistrzowskie tytuły. Startując w zespole JD Motorsport odniósł w serii europejskiej i w serii włoskiej odpowiednio 6 i 5 zwycięstw oraz zdobył odpowiednio 16 i 15 podium.
Na sezon 2013 Agostini przeniósł się od Auto GP World Series, gdzie startował jako kierowca wyścigowy holenderskiej ekipy Manor MP Motorsport. Podczas drugiego wyścigu na Hungaroringu stanął na najniższym stopniu podium. Z dorobkiem 53 punktów uplasował się na dziesiątej pozycji w klasyfikacji generalnej. Poza tym startujący w Formule Renault 3.5 zespół Zeta Corse ogłosił, że podczas rundy na Red Bull Ringu Agostini zastąpi Mihai Marinescu, jednak w żadnym z wyścigów nie dojechał do mety.
W 2014 roku Włoch podpisał kontrakt z włoską ekipą EuroInternational na starty w Europejskiej Formule 3. Wystartował łącznie w dziewięciu wyścigach, w ciągu których uzbierał jeden punkt. Wystarczyło to na 26 miejsce w końcowej klasyfikacji kierowców.