Pada tahun 2006, D'Andrea menjadi kepala Pusat Kontraterorisme CIA menggantikan Robert Grenier. Selama sembilan tahun masa jabatannya, D'Andrea memimpin ratusan serangan pesawat tak berawak Amerika di Pakistan dan Yaman, mengadvokasi program tersebut ke Kongres Amerika Serikat.

Selama di Pusat Kontraterorisme banyak wartawan menyebutnya hanya dengan nama sandi "Roger", yang dianggap tidak biasa bagi seorang pejabat yang tidak ditempatkan di luar negeri.

Selama perburuan untuk Osama bin Laden, D'Andrea mengarahkan analisis hipotesis yang bersaing mengenai siapa, selain Osama bin Laden, yang dapat berada di kompleks sasaran di Abbottabad.

D'Andrea juga mengawasi interogasi Abu Zubaydah, Abd al-Rahim al-Nashiri dan Khalid Shaikh Mohammed, yang dikritik dalam laporan Senat Amerika Serikat.  Dia juga dilaporkan terlibat dalam pembunuhan anggota Hizbullah, Imad Mughniyah di Damaskus, Suriah.

D'Andre mendapat kritikan tajam atas serangan Kamp Chapman di Khost, Afghanistan, ketika tujuh operasi CIA dibunuh oleh seorang pembom bunuh diri, yang diduga mendukung ISI Pakistan.***