11 năm công tác tại Đội Cảnh sát hình sự (Công an quận Đống Đa), với Đại úy Nguyễn Trọng Tùng đây là quãng thời gian mang dấu ấn khó quên. Năm 2003, nhận công tác tại Đội, còn ít kinh nghiệm, đồng chí Tùng luôn cầu thị học hỏi kinh nghiệm từ những cán bộ chỉ huy, anh em cùng đơn vị. Qua mỗi vụ án, từng công việc cụ thể, anh Tùng bắt nhịp công việc rất nhanh và phát huy tố chất của một chiến sĩ công an thông minh, mưu trí. Vụ án mua bán trẻ em với quy mô lớn, có tính chất đặc biệt nghiêm trọng từ Nam Định đưa ra Ga Hà Nội để đưa lên Lào Cai, qua biên giới phía bắc làm gái mại dâm đã được lực lượng công an do anh chỉ huy triệt phá. Từ thông tin ban đầu xuất hiện vài đối tượng mua bán người ở Ga Hà Nội, sau những chuyến xác minh vất vả, lần theo từng manh mối, chi tiết nhỏ, vụ án đã kết thúc thắng lợi, 29 bị can gây ra 15 vụ mua bán người, trẻ em làm gái mại dâm bị khởi tố; giải cứu và tìm thấy 17 nạn nhân, trong đó có tám trẻ em.
Tháng 3-2012, anh Tùng được đề bạt làm Phó Đội trưởng Cảnh sát hình sự Công an quận Đống Đa. Bằng những kinh nghiệm tích lũy được, anh đã có nhiều chuyên án đáng nhớ, lập nhiều thành tích trong việc chỉ huy bắt giữ các đối tượng buôn bán, tàng trữ, vận chuyển ma túy trái phép trên địa bàn thành phố; làm tốt công tác vận động các đối tượng tội phạm ra đầu thú; điều tra, khám phá nhiều ổ nhóm tội phạm.
Đại úy Nguyễn Trọng Tùng kể, tháng 8-2013, nhận được nguồn tin có một đối tượng ở huyện Phúc Thọ (Hà Nội) rao bán hai bánh hê-rô-in, anh đã báo cáo Ban chỉ huy Công an quận lập chuyên án đấu tranh. Nhờ sự mưu trí và chuẩn bị kỹ lưỡng mọi tình huống, khi ba đối tượng đang mua bán ma túy tại một nhà nghỉ ở thị trấn Phùng, huyện Đan Phượng (Hà Nội) đã bị mũi trinh sát do anh chỉ huy bắt quả tang, thu giữ hai bánh hê-rô-in. Với tính chất nghiêm trọng của vụ án, Tùng đã cùng anh em chiến sĩ khai thác đối tượng ngay trong đêm để mở rộng điều tra. Quá trình đấu tranh làm rõ thêm hai đối tượng ở huyện Mộc Châu (Sơn La) đã bán ma túy cho các đối tượng ở Hà Nội. Mờ sáng, anh cùng đồng chí Đội trưởng hình sự phụ trách hai tổ công tác đi Mộc Châu để xác minh, truy bắt. Sau nhiều ngày lần theo manh mối, nhóm trinh sát do anh phụ trách đã bắt được đối tượng trú thị trấn Mộc Châu. Với thành tích này, chiến sĩ Nguyễn Trọng Tùng được Thủ tướng Chính phủ tặng Bằng khen.
Bác Đỗ Đình Ái, Tổ trưởng dân phố 47, phường Văn Chương nhận xét: Mặc dù mới nhận nhiệm vụ làm chỉ huy Công an phường hơn nửa năm nay, nhưng anh chú trọng củng cố lực lượng cảnh sát khu vực, phát triển phong trào toàn dân bảo vệ an ninh Tổ quốc, phát huy hiệu quả trong phòng, chống tội phạm, bảo đảm an ninh trật tự trên địa bàn.
Với những thành tích xuất sắc trong công tác đấu tranh phòng, chống tội phạm, Đại úy Nguyễn Trọng Tùng đã được nhận Bằng khen của Bộ trưởng Công an và nhiều bằng khen, giấy khen của Chủ tịch UBND TP Hà Nội và Giám đốc Công an TP Hà Nội. Tháng 10-2014, Đại úy Nguyễn Trọng Tùng được vinh danh trong mười gương mặt trẻ Thủ đô tiêu biểu năm 2014.