Nato il 27 luglio 1893, Ugo Agostoni è stato un ottimo passista. Molto più alto della media, gambe assai lunghe ma sufficientemente muscolose, Ugo possedeva un'eccezionale riserva di energie che gli permetteva di emergere in volata. In salita riusciva ad avere un discreto rendimento grazie soprattutto alla sua generosità. Il lissonese iniziò a gareggiare in qualità di dilettante nel 1908, la sua permanenza nei puri non fu lunga ma ricca di convincenti successi, conclusi con una grande vittoria nella gara "Al mare, ai monti, ai laghi", che impose il suo nome all'attenzione di tutti. Questa gara, svoltasi dal 31 luglio al 14 agosto, si sviluppava attraverso otto tappe per complessivi 1960 chilometri. La corsa presentava alla partenza sia professionisti che dilettanti che correvano con classifiche separate, partendo ad intervalli. Alla fine delle otto tappe, Carlo Galetti risultò primo tra i professionisti con un netto vantaggio su Pavesi e Aymo, mentre Ugo Agostoni vinse la categoria dei puri su Fasoli e Bianco. In virtù di questa sua sorprendente affermazione e del terzo posto nel campionato italiano dilettanti, Ugo entrò nella squadra dell'Atala. Non perdette tempo nella categoria maggiore, perché già nel 1911 colse un brillante quarto posto assoluto nella corsa delle tre Capitali, dietro a H. Pelissier, Benni e a Ganna, disputata in veste di gregario. La stagione successiva fu una delle più brillanti perché vinse o fu protagonista in molte delle corse disputate. Giro d'Italia e Giro dell'Emilia compresi, gara che vinse con 13' di vantaggio su Santhià e Girardengo dopo una fuga di 50 km.
Nel 1912 Agostoni tentò di vincere alla grande la "Seicento Chilometri"; scappato da un plotone di trenta unità, percorse circa 300 chilometri attraverso l'Emilia, il Veneto e la regione del Garda. Annullato il tentativo fu raggiunto nelle vicinanze di Barghe, quasi all'inizio della salita del Colle di S.Eusebio e si ritirò nel finale di corsa vinta poi da Luigi Ganna. Dopo un'annata poco fortunata, si presentò in smaglianti condizioni di forma nel 1914.e nella Milano-Sanremo ottenne una delle più grandi vittorie della sua lunga carriera, al termine di una contesa appassionante che l'aveva visto sempre nelle posizioni di avanguardia. Ad un chilometro dal traguardo, dodici corridori erano ancora nel gruppo di testa. Per sventare la minaccia dei pericolosissimi stranieri Alavoine e Crupelandt, Agostoni si incaricò di tirare la volata ai capitani della sua squadra. Partì tanto forte, però, che nessuno potè stargli alla ruota e così vinse la classicissima su Galletti, Crupelandt, Alavoine, Santhià e gli altri, tra cui il giovane Girardengo.
In questa stessa stagione tentò anche di superare il primato italiano dell'ora senza allenatori, sulle piste di Pavia e Firenze, senza riuscirvi.
Dopo la parentesi della grande guerra continuò a gareggiare, legando particolarmente il suo nome alla Milano-Modena (secondo nel 1919 dietro Girardengo, terzo nel '21 dietro Belloni e a Bassi e ancora secondo nel '22 dietro a Bassi.), ma non riuscì più ad essere il corridore di prima. In seguito ad un grave incidente motociclistico si ritirò completamente dalla vita sportiva. Scomparve il 27 agosto 1941 (48 anni) all'Ospedale di Desio.