Kariera w służbach mundurowych thumb|left|Podpułkownik Beltrame podczas ceremonii wojskowej w lutym 2018 Po ukończeniu kursu na czynnego oficera rezerwy, Beltrame został przydzielony najpierw do 35 Pułku Artylerii Powietrznodesantowej w Tarbes, a następnie do 8 Pułku Artylerii w Commercy. Następnie przeniósł się do żandarmerii i został na krótko przydzielony do mobilnej jednostki pancernej żandarmerii w Satory, niedaleko Wersalu, po czym wybrano go w 2003 roku do elitarnej jednostki spadochronowej żandarmerii (EPIGN), również stacjonującej w Satory. W 2005 roku wyjechał na misję zagraniczną do Iraku i otrzymał tam odznaczenia wojskowe. Następnie dołączył do Gwardii Republikańskiej, części Żandarmerii Narodowej, która pełni funkcję kompanii reprezentacyjnej oraz zapewnia ochronę władz państwowych. W latach 2006–2010 stacjonował w Pałacu Elizejskim, a następnie objął dowództwo nad kompanią żandarmerii departamentalnej w Avranches, które sprawował w latach 2010–2014. Po odbyciu służby cywilnej w Ministerstwie Ekologii i studiów podyplomowych z zakresu administracji i ekonomii, dołączył do departamentalnej jednostki żandarmerii departamentu Aude z siedzibą w Carcassonne w południowo-zachodniej Francji w sierpniu 2017 roku jako zastępca dowódcy.
Atak terrorystyczny w Carcassonne i Trèbes