Từ tháng 2/1988 - tháng 5/1998: Cán bộ kế toán; Phó trưởng Phòng Kế toán tài chính, Nhà máy Xi măng Hải Phòng.

Từ tháng 6/1998 - tháng 3/2003: Bí thư chi bộ, Trưởng phòng Kế toán tài chính, Ban Quản lý Dự án xây dựng Nhà máy Xi măng Hải Phòng mới.

Từ tháng 4/2003 - tháng 7/2004: Phó Trưởng Ban Quản lý dự án phụ trách lĩnh vực kinh tế, Chỉ huy trưởng công trình xây dựng Nhà máy Xi măng Hải Phòng mới.

Từ tháng 7/2004 - tháng 11/2005: Phó giám đốc Công ty Xi măng Hải Phòng kiêm Phó ban Ban quản lý Dự án, Chỉ huy trưởng công trình lắp đặt, chạy thử Nhà máy Xi măng Hải Phòng mới.

Từ tháng 12/2005 - tháng 5/2006: Ủy viên Ban Thường vụ Đảng ủy, Quyền Giám đốc Công ty Xi măng Hải Phòng.

Từ tháng 6/2006 - tháng 5/2009: Phó bí thư Đảng ủy, Giám đốc Công ty Xi măng Hải Phòng, kiêm Trưởng ban quản lý dự án Khu đô thị xi măng Hải Phòng.

Từ tháng 6/2009 - tháng 7/2010: Ủy viên Thành ủy, Bí thư Đảng ủy, Giám đốc Công ty Xi măng Hải Phòng, kiêm Trưởng ban quản lý dự án Khu đô thị xi măng Hải Phòng.

Từ tháng 7/2010 - tháng 11/2010: Thành ủy viên, Ủy viên Ban cán sự Đảng, Phó Chủ tịch Ủy ban nhân dân thành phố Hải Phòng.

Từ tháng 12/2010 - tháng 5/2014: Ủy viên Ban Thường vụ Thành ủy (khóa 14), Ủy viên Ban cán sự Đảng, Phó chủ tịch Ủy ban nhân dân thành phố; đại biểu Hội đồng nhân dân thành phố khóa 14.

Từ tháng 5/2007 - tháng 5/2011: Đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa XII.

Từ tháng 8/2013 - tháng 12/2013: Học lớp bồi dưỡng dự nguồn cán bộ cao cấp khóa 2 do Trung ương triệu tập (tại Học viện Chính trị - Hành chính Quốc gia Hồ Chí Minh).

Từ tháng 5/2014 - tháng 12/2014: Phó Bí thư Thành ủy Hải Phòng.

Chiều 8/12/2014, tại kỳ họp thứ 11, Hội đồng nhân dân TP. Hải Phòng khóa XIV đã bầu Lê Văn Thành giữ chức Phó Bí thư Thành ủy, Bí thư Ban cán sự Đảng, Chủ tịch Ủy ban nhân dân thành phố Hải Phòng.[2]

Sáng ngày 24/10/2015, Đại hội đại biểu Đảng bộ TP Hải Phòng lần thứ XV, nhiệm kỳ 2015-2020, đã bầu Lê Văn Thành giữ chức Bí thư Thành ủy Hải Phòng.[3]

Ngày 26 tháng 01 năm 2016, Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XII của Đảng, Lê Văn Thành được bầu làm Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa XII.

Sáng ngày 29/6/2016, tại kỳ họp thứ nhất Hội đồng nhân dân Thành phố đã bầu Lê Văn Thành giữ chức Chủ tịch Hội đồng nhân dân Thành phố Hải Phòng khóa XV nhiệm kỳ 2016-2021 với số phiếu tín nhiệm tuyệt đối.[4]

Ngày 14/10/2020, Đại hội đại biểu Đảng bộ TP Hải Phòng lần thứ XVI, Hội nghị lần thứ nhất Ban chấp hành Đảng bộ TP Hải Phòng khóa XVI (nhiệm kỳ 2020-2025) đã bầu Lê Văn Thành giữ chức Bí thư Thành ủy Hải Phòng.[3]

Ngày 30 tháng 01 năm 2021, tại phiên bầu cử Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XIII, ông được bầu làm Ủy viên chính thức Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khoá XIII.

Ngày 8 tháng 4 năm 2021, ông được Quốc hội khóa XIV, Kỳ họp thứ 11 phê chuẩn giữ chức Phó Thủ tướng Chính phủ.

Ngày 22 tháng 04 năm 2021, Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính đã ký Quyết định số 593/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc phân công công tác của Thủ tướng và các Phó Thủ tướng Chính phủ.

Phó Thủ tướng Lê Văn Thành, Ủy viên Ban Cán sự Đảng Chính phủ

a) Giúp Thủ tướng Chính phủ theo dõi, chỉ đạo các lĩnh vực công tác:

- Công nghiệp, nông nghiệp và phát triển nông thôn, thương mại-xuất nhập khẩu, xây dựng, giao thông vận tải, tài nguyên và môi trường.

- Chỉ đạo bảo đảm năng lượng, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.

- Các công trình trọng điểm quốc gia; các dự án đầu tư xây dựng cơ bản theo phân cấp của pháp luật.

- Các khu kinh tế, khu công nghiệp, khu chế xuất…

- Công tác phòng, chống lụt bão, tìm kiếm cứu nạn.

b) Giúp Thủ tướng Chính phủ theo dõi và chỉ đạo: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; Bộ Công Thương; Bộ Xây dựng; Bộ Giao thông vận tải; Bộ Tài nguyên và Môi trường.

c) Làm nhiệm vụ: Chủ tịch Hội đồng quy hoạch quốc gia; Chủ tịch Hội đồng quốc gia về tài nguyên nước; Trưởng Ban Chỉ đạo quốc gia về phát triển điện lực; Trưởng Ban Chỉ đạo nhà nước các dự án trọng điểm về dầu khí; Trưởng Ban Chỉ đạo nhà nước các công trình, dự án trọng điểm ngành giao thông vận tải; Trưởng Ban Chỉ đạo điều phối phát triển các vùng kinh tế trọng điểm; Trưởng Ban Chỉ đạo Trung ương về phòng chống thiên tai; Trưởng Ban Chỉ đạo Trung ương về chính sách nhà ở và thị trường bất động sản; Chủ tịch phân ban Việt Nam trong Ủy ban liên Chính phủ Việt Nam-Liên bang Nga; chủ tịch các hội đồng, ủy ban quốc gia, trưởng các ban chỉ đạo khác theo lĩnh vực liên quan.

d) Các công việc khác theo sự phân công, ủy nhiệm của Thủ tướng Chính phủ.