ב-2002 מונה לקצין אג"ם של מג"ב צפון. ב-12 בינואר 2003 ניהל מרדף אחר חוליית מחבלים שחדרה ליישוב גדיש ורצחה את סייר הביטחון של מועצה אזורית גלבוע. תוך כדי הלחימה נפצע מירי. על פועלו עוטר עם עמוס יעקב, מאיר אליהו ואופיר סולימאן בעיטור האומץ.[4] בהמשך שירותו פיקד על תחנת עירון עמקים ושימש קצין תיאום ומבצעים במנהלת תאום פעולות האכיפה.
ב-2010 מונה למפקד מרחב שומרון במחוז ש"י ושירת בתפקיד עד ספטמבר 2013. לאחר מכן קודם לדרגת תת-ניצב ומונה למפקד מרחב שרון במחוז מרכז. בפברואר 2016 מונה למפקד משמר הגבול והועלה לדרגת ניצב.[5]
מפכ"ל המשטרה
ב-15 בדצמבר 2020 נבחר לתפקיד המפכ"ל בידי השר לביטחון פניםאמיר אוחנה.[6] ב-17 בינואר 2021 אישרה הממשלה את מינויו הקבוע, והוא הועלה לדרגת רב-ניצב[7] וזאת לאחר שהחל מ-1 בינואר 2021 שימש כממלא מקום המפכ"ל.
שבתאי נכנס לתפקידו כמפכ"ל לאחר שעבודת המטה של מחוז הצפון בנושא ההכנות להילולה בהר מירון כבר החלה, וב-19 באפריל אישר את התוכניות, על אף סכנת הצפיפות בהר שעולה לכדי סכנה לחיי אדם. בליל ל"ג בעומר, י"ח באיירה'תשפ"א, 30 באפריל2021 אירע אסון בהר, ובתדחוקת קהל נספו 45 גברים וילדים, ונפצעו 102 בני אדם. זהו האסון האזרחי הגדול ביותר בתולדות מדינת ישראל.[8]
תפקוד המשטרה באסון הועבר לחקירת מח"ש. ב-30 באוגוסט 2022 שלחה ועדת החקירה הממלכתית לחקר אסון הר מירון, שהוקמה בעקבות האסון אזהרה לשבתאי, כי אישר את תוכנית המבצע שגובשה במחוז צפון של המשטרה, וזאת על אף שידע שמתחם ההר, והמתחמים המשמשים בו להדלקות, אינם יכולים להכיל בבטחה את כמות המבקרים הצפויה במקום במהלך ההילולה, ותוך התעלמות מהסכנות הנלוות לכך ולא נתן מענה ישים להתמודדות עם כמות הקהל והצפיפות באתר הרשב"י.[9] ב-6 במרץ 2024 פרסמה הוועדה את הדו"ח המסכם, שבו הטילה על שבתאי אחריות אישית והמליצה על פיטוריו, עם סייג בנוגע למועד בשל מלחמת חרבות ברזל.[10]
באפריל 2023 הביע התנגדות לתוכנית להקמת משמר לאומי שיהיה כפוף ישירות לשר לביטחון לאומי.[12]
באפריל 2023 הועברה עליו ביקורת, בייחוד לאור מחדלי המשטרה בטיפול בפשיעה בחברה הערבית, לאחר שנתפרסמו הקלטות שלו בשיחה עם בן גביר אומר: "(הערבים) רוצחים אחד את השני. זה הטבע שלהם. זו המנטליות של הערבים".[13]
מלחמת חרבות ברזל
בינואר 2024, לאחר שמלאו 3 שנים לכהונתו, אישרה הממשלה את הארכתה בשישה חודשים, לפי המלצתו של בן גביר ולאור התמשכות מלחמת חרבות ברזל.[14] במאי 2024 פורסם על אווירה עכורה השוררת בין שבתאי לבן גביר על רקע מינויים בצמרת המשטרה, כששבתאי פורסם כמתלונן על עיסוקו של בן גביר במינויים.[15] לאחר שבן גביר פנה באופן ישיר למפקד מג"ב, בריק יצחק, שלח שבתאי מכתב ליועמ"שית בתלונה על התערבות אסורה של השר בעבודת המשטרה.[16] זמן קצר לאחר מכן שלח בן גביר לשבתאי, דרך אמצעי התקשורת, זימון לשימוע. היועמ"שית הודיעה שזימון זה אינו חוקי.[17] ב-13 ביוני עדכן שבתאי את היועמ"שית כי בן גביר הנחה את סגנו, ניצב אבשלום פלד, שאמור להחליפו בתפקיד, להימנע מאבטחה של שיירות הסיוע לרצועת עזה, מבלי לעדכנו וכי כאשר שבתאי סירב להנחיה זו, אמר לו בן גביר כי "יהיו לכך השלכות".[18]
ב-17 ביולי 2024 סיים את תפקידו כמפכ"ל משטרת ישראל.