Pada tahun 2009, ia ditarik ke Polda Metro Jaya untuk menjabat Wadir Reskrimum. Setelah tiga tahun menjabat, pada tahun 2011 Fadil ditarik ke Mabes Polri dan menduduki jabatan Kasubdit IV Dittipidum Bareskrim Polri.
Dari Bareskrim, Mohammad Fadil Imran diangkat menjadi Direktur Ditreskrimum Polda Kepulauan Riau. Setelah dua tahun mengabdi di sana, pada 2013 Fadil ditarik kembali di Jakarta untuk menduduki jabatan sebagai Kapolres Metro Jakarta Barat.
Pada 2015, Fadil Imran dimutasi dan menjadi Analis Kebijakan Madya (Anjak Madya) Bidang Pidum Bareskrim Polri. Setahun kemudian, pada tahun 2016, ia menjabat sebagai Direktur Ditreskrimsus Polda Metro Jaya.
Pada saat di Polda Metro Jaya, Fadil sukses membongkar kasus pembajakan film Warkop DKI Reborn. Ia kemudian ditarik sebagai Wakil Dirtipideksus Bareskrim Polri.
Pada 2017, ia menjabat sebagai Dirtipid Siber Bareskrim Polri. Setahun kemudian Fadil berhasil membongkar kasus sindikat Muslim Cyber Army (MCA). Kasus ini sempat membuat heboh karena diperkirakan sebagai pihak yang menyebarkan ujaran kebencian di medsos saat Pilkada dan Pilpres.
Baca juga: Ombudsman Sebut Denda Rizieq Shihab Formalitas, Begini Jawaban Anies Baswedan
Setahun setelahnya, Fadil menjabat sebagai Staf Ahli Sosial Budaya (Sahli Sosbud) Kapolri Jendral Idham Aziz hingga tahun 2020. Di tahun yang sama, Fadil diangkat menjadi Kapolda Jawa Timur.
Setelah satu tahun berkarier di sana, Mabes Polri menunjuk Mohammad Fadil Imran menjadi Kapolda Metro Jaya. Dalam mutasi polisi ini, dia diharapkan dapat menyelesaikan persoalan pelanggaran protokol kesehatan yang terjadi di Jakarta.