Sau quá trình tu học, Phạm Văn Lộc được thụ phong linh mục ngày 21 tháng 8 năm 1951 do Giám mục Jean-Baptiste Urrutia Thi cử hành tại Huế.[6] Sau khi thụ phong, Phạm Văn Lộc được bổ nhiệm làm giáo sư tại Đại chủng viện Thừa sai Kon Tum. Năm 1955, ông được bổ nhiệm đảm trách vai trò linh mục chánh xứ giáo xứ Tân Hương, Kon Tum. Chỉ hai năm sau đó, linh mục Phạm Văn Lộc được bổ nhiệm giữ chức Giám đốc Tiểu chủng viện Thừa sai Kon Tum.[5]

Năm 1969, Phạm Văn Lộc du học tại Pháp đến năm 1972 thì về Việt Nam và đảm nhận vai trò linh mục chính xứ giáo xứ Kon Mahar, Kon Tum. Năm 1974, ông được bổ nhiệm giữ chức Giám đốc Trường Giáo phụ Cuenot.[5]