NBA 28 kwietnia 2013 pojawiła się oficjalna informacja o tym, że Andetokunmbo przystąpi do draftu NBA 2013. Został w nim wybrany z 15. numerem przez Milwaukee Bucks. Już 30 czerwca 2013 podpisał debiutancki kontrakt z tym klubem. W nowej drużynie zadebiutował 30 października 2013 w spotkaniu z New York Knicks, grając przez niespełna 5 minut i zdobywając 1 punkt. W sezonie 2013/14 rozegrał 77 spotkań, 23 razy wychodząc do gry w pierwszym składzie. Notował średnio 6,8 punktu, 4,4 zbiórki, 1,9 asysty na mecz. Dzięki dobrej grze został wybrany do udziału w meczu debiutantów podczas weekendu gwiazd. 22 maja 2014 został wybrany do drugiej piątki najlepszych debiutantów sezonu 2013/14.
W kolejnym sezonie kilkukrotnie poprawiał swój rekord kariery w liczbie zdobytych punktów. 9 marca 2015 zdobył 29 punktów w przegranym spotkaniu z New Orleans Pelicans. Wystąpił również w konkursie wsadów, lecz uzyskał w nim najniższy wynik spośród wszystkich czterech startujących zawodników. Opuścił tylko jedno spotkanie, notując średnio 12,7 punktu, 6,7 zbiórki oraz 2,6 asysty na mecz. Bucks awansowali do fazy play-off, gdzie przegrali w pierwszej rundzie z Chicago Bulls 2-4.