Agejev vant en olympisk sølvmedalje i vannpolo under Sommer-OL 1960 i Roma. Han var med på det sovjetiske laget som kom på andreplass i vannpoloturneringen bak Italia. Ageev spilte to kamper i turneringen.
Fire år senere, under Sommer-OL 1964, spilte han alle seks kampene med Sovjetunionen og scoret to mål. Ungarn vant vannpoloturneringen foran Italia og Sovjetunionen.