อรรถกร ศิริลัทธยากร ประกอบธุรกิจส่วนตัว ต่อมาในปี 2554 ได้ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 57 สังกัดพรรคเพื่อไทย ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.สมัยแรก ต่อมาย้ายมาสังกัดพรรคพลังประชารัฐ ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 ลงสมัครสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 18 โดยการสนับสนุนของบิดา[1] และได้รับเลือกตั้งอีกครั้ง

อรรถกร มีบทบาทเป็นผู้ช่วยเลขานุการคณะกรรมการประสานงานสภาผู้แทนราษฎร (วิปรัฐบาล)[2] และเป็นกรรมาธิการพิจารณาร่างพระราชบัญญัติงบประมาณรายจ่ายประจำปี หลายปีงบประมาณด้วยกัน[3][4] นอกจากนั้นเขายังเป็นผู้อภิปรายประเด็นเกี่ยวกับการแต่งกายในการประชุมสภาผู้แทนราษฎรอีกด้วย[5]

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2564 เขาได้รับเลือกเป็นกรรมการบริหารพรรคพลังประชารัฐ[6]