Андрей Бельянинов занял пост руководителя Федеральной таможенной службы 12 мая 2006 года. На своем посту он провел 10 лет, 2 месяца, 16 дней. За время его руководства ведомством внешнеторговый оборот России вырос на 56,09% — до $530,4 млрд (в 2005 году этот показатель составлял $339,8 млрд). Экспорт России вырос на 43,35%, до $345,9 млрд (в 2005 году — $241,3), импорт — на 87,31%, до $184,5 млрд (в 2005 году — $98,5 млрд). Перечисления в бюджет от таможенных операции выросли на 133% — до 4,9 трлн руб. в 2015 году (в 2005 году — 2,1 трлн руб.).
Работу в ФТС в мае 2006 года Андрей Бельянинов начал с кадровых чисток. Должностей, в частности, лишились глава ФГУП «Ростэк», начальник Центральной акцизной таможни, начальник Балтийской таможни, главы ряда региональных таможенных управлений, в том числе Северо-Западного. В конце 2006 года был уволен руководитель Центральной энергетической таможни (ЦЭТ) Евгений Рыбаков. Вместе с отставкой ФТС ужесточила правила оформления экспорта нефти, газа и нефтепродуктов: с декабря вступил в действие приказ, запрещающий оформление таких экспортных контрактов вне ЦЭТ.
В апреле 2008 года господин Андрей Бельянинов подписал приказ об обязательном согласовании проектов решений таможенных органов, осуществляющих таможенное оформление и контроль, с подразделениями собственной безопасности. На основании этого документа начальники структурных подразделений ФТС, региональных таможен и таможенных постов должны в обязательном порядке визировать проекты любых решений — от постановлений до телетайпограмм — в управлении собственной безопасности ФТС (УСБ). Решение объяснялось борьбой с коррупцией.
Тем не менее ведомство периодически оказывалось в центре скандалов. Так, в сентябре 2012 года советник гендиректора ФГУП «Ростэк» (государственном монополисте в области оказания брокерских услуг на таможне) Александр Романов был арестован за организацию коммерческих подкупов. В феврале 2013 года в Санкт-Петербурге разгорелся скандал вокруг таможенного оформления импорта рыбной продукции. Депутат заксобрания Максим Резник попросил губернатора Петербурга разобраться с ФТС из-за введения ею упрощенного порядка прохождения таможни только для четырех компаний, в том числе группы «Русское море».
В августе 2013 года следователи провели обыски в здании ФТС из-за подозрений в вымогательстве со стороны начальника отдела криминалистики Центрального экспертно-криминалистического таможенного управления Владимира Макаренко. После этого господин Бельянинов обвинил сотрудников СК по Москве в «низкой квалификации».
18 марта 2015 года первый зампред комитета Госдумы по транспорту Михаил Брячак сообщил, что из-за бумажного документооборота при оформлении таможней внешнеэкономических операций, отсутствия «единого окна» и общей сложности процесса ежегодно федеральный бюджет недополучает 2,6 трлн руб.