Etter å ha gått på Krigsskolen, steg han i gradene og ble premierløytnant i den norske hæren i 1874 og sekondløytnant i ingeniørkorpset i 1875. Han var ingeniør ved Fredrikstad festning 1883–1886 og på Oscarsborg Festning fra 1886 til 1888. Han ble premierløytnant ved ingeniørkorpset i 1888, og deretter kaptein i 1889 og oberstløytnant i 1897. Fra 1900 var adjutant til kong Oscar II av Sverige og Norge, og nådde rang av oberst i mars 1905. Den 7. juni 1905 ratifiserte Stortinget et forslag av statsminister Christian Michelsen som gikk ut på å avsette kong Oscar, hvilket fikk slutt på unionen mellom Sverige og Norge. Dette ble bekreftet ved forhandlingene i Karlstad og ved folkeavstemningen for unionsoppløsning i 1905. Hartvig Andreas Munthe levde ikke lenge nok til å oppleve dette. Han døde den 17. juni 1905 i Kristiania.