بولتون از ۱۱ مه ۲۰۰۱ به عنوان معاون وزیر امور خارجه در امور کنترل تسلیحات و امور امنیت بین‌المللی کار کرد. او در این سمت مسئول پیشگیری از اشاعه سلاح‌های کشتار جمعی بود.
بولتون همچنین رهبری تلاش‌های بر مبنای قانون اساسی ایالات متحده آمریکای دولت بوش در مخالفت با دیوان بین‌المللی کیفری را بر عهده داشت و با کشورهای بسیاری برای امضای توافقنامه‌ای مذاکره می‌کرد که آمریکاییان را از محاکمه توسط این دادگاه که از سوی آمریکا به رسمیت شناخته نمی‌شود معاف می‌کرد.
بولتون از اوت ۲۰۰۵ تا دسامبر ۲۰۰۶ از سوی رئیس‌جمهور جرج دابلیو بوش به عنوان سفیر ایالات متحده آمریکا در سازمان ملل متحد مشغول به کار بود.
او در ۲۲ مارس ۲۰۱۸ توسط دونالد ترامپ رئیس جمهور آمریکا به عنوان مشاور امنیت ملی منصوب شد.
از بولتون به عنوان حامی تئوری حمله بازدارنده و جنگ دائمی نام می‌برند. بولتون یک «باز جنگ‌طلب» و از مدافعان حمله به ایران و همچنین تغییر رژیم در ایران و کره شمالی است و مکرراً خواهان خاتمه دادن به برنامه جامع اقدام مشترک (برجام) شده است.
جک استرا، نخست وزیر اسبق بریتانیا در خصوص وی گفته است؛ در سال ۲۰۰۲ در عین حال که ایران در حال همکاری با آمریکا و اروپا بود و در جنگ افغانستان برای از بین بردن طالبان کمک کرده و برنامه اتمی خود را متوقف کرده بود، جان بولتون دولت‌مردان دیگر آمریکایی از جمله جورج بوش را متقاعد کرده بود که ایران را در سخنرانی خود «محور شرارت» لقب دهد.
در مارس ۲۰۱۵، بولتون در مقاله‌ای در نیویورک تایمز از حمله به تأسیسات هسته‌ای ایران و تغییر رژیم این کشور حمایت کرد.
بولتون همچنین از حامیان حمله آمریکا به عراق بود و همچنان از این اقدام آمریکا دفاع می‌کند.