【ヤクルト時代】
2010年1月6日に戸田の球団寮に入寮、荒木自身が5歳の時に亡くなった「姉の分も頑張りたい」とコメントしている。自主トレでは青木宣親から「柔らかくていいスイングをしている」と評価された。春季キャンプは一軍スタート。開幕一軍に入り、ヤクルト球団としては1970年の中村国昭以来となる開幕スタメン（7番・遊撃手）に入った。
2011年のフレッシュオールスターゲームでは2安打1打点、守備ではファインプレーと攻守に渡って活躍し、MVPとなった。
2012年は6試合の出場に終わった。
2013年、打撃が向上し、二軍で首位打者(打率.337）を獲得。
2014年、オープン戦は外野手として出場したが、遊撃手に復帰。4月26日遊撃手として一軍へ昇格。昇格後は遊撃手のレギュラーとして活躍したが、7月26日に二軍へ降格。9月27日、再び一軍登録、外野手で試合出場した。この年は55試合に出場した。
2015年は、前半戦は主に1番レフトとして出場。好成績を残すも、シーズン途中に骨折で離脱。復帰後は主に代打、代走として出場し、5盗塁含む自己最多の73試合に出場した。クライマックスシリーズ、日本シリーズでは打撃機会こそはなかったものも代走として3試合に出場した。
2016年は、61試合に出場。
2017年、5月14日の対中日ドラゴンズ戦で初めてサヨナラ満塁ホームランを記録したことにより、5月のスカパー!サヨナラ賞を受賞。91試合に出場し、打率.207、6本塁打、25打点を記録した。
2018年は、チームの連敗を止めるサヨナラ打や試合を決定づける満塁弾を放つなど、随所に輝きをみせた。最終的に62試合に出場し打率.218、3本塁打、21打点を記録した。
2019年は、前年を上回る93試合に出場した。打率も.250を記録した。
2020年は、63試合の出場に留まり、打率.164、1本塁打、7打点と結果を残せなかった。
2021年は、開幕一軍のメンバーに選ばれた。内外野の控えとして、オリンピック中断期間を除いて1年を通して一軍に帯同、途中出場がメインながらプロ入り以降最多の100試合に出場し、チームの優勝、日本一に貢献した。ポストシーズンでは6試合に出場しながら一度も打席に立たなかったものの、日本一を決めた日本シリーズ第6戦は、延長12回裏、一塁を守っていた荒木が山田哲人からの送球を受けて試合終了、ウイニングボールを掴んだ選手であった。
2022年は、前年を半分以上下回る47試合の出場に留まった。
2023年は、9月22日に同年限りでの引退を発表。9月30日の対横浜DeNAベイスターズ戦で引退試合が行われた。自身は7回裏無死一塁で代打出場し、空振り三振。そのまま一塁の守備につき、9回裏の最終打席（第2打席）はあわや本塁打という左飛に倒れた。試合後のセレモニーでは同級生の川端慎吾から花束が手渡され、マウンドに集合したナインから胴上げされ10度宙を舞った。