12/1995 – 7/1997: Trợ giảng, Bộ môn Địa vật lý, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội[5]
8/1998 – 7/2001: Giảng viên, Bí thư chi đoàn cán bộ Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
11/2004 – Nay (17/10/2019): Giảng viên, PGS (từ 2010), Bộ môn Địa vật lý, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
1/2005 – 1/2006: Phó trưởng Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
2005 – 2010: Phó bí thư Đảng ủy Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
1/2006 – 9/2010: Phó trưởng Bộ môn Địa vật lý, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
1/2006 – 1/2011: Trưởng phòng Hợp tác Quốc tế, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
1/2008 – 6/2011: Trưởng Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
2010 – 2015: Bí thư Đảng ủy Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
2010 – 2018: Đảng ủy viên BCH Đảng bộ Trường, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
1/2011 – 3/2014: Phó Hiệu trưởng, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
1/2013 – 2018: Giám đốc Trung tâm nghiên cứu môi trường địa chất, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
3/2014 – 2018: Hiệu trưởng, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
6/2014 – 3/11/2018: Bí thư Đảng ủy Đảng bộ Trường, Trường Đại học Mỏ – Địa chất, Hà Nội
Ngày 2 tháng 11 năm 2018, Lê Hải An, Hiệu trưởng Trường Đại học Mỏ – Địa chất, được Thủ tướngNguyễn Xuân Phúc điều động, bổ nhiệm có thời hạn giữ chức vụ Thứ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo theo Quyết định số 1475/QĐ-TTg.
Lê Hải An phụ trách các tỉnh Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, phụ trách các lĩnh vực như giáo dục đại học, giáo dục quốc phòng an ninh, báo chí truyền thông và công tác Đảng Cộng sản và công đoàn của Bộ Giáo dục và Đào tạo, phụ trách Ban Quản lý các dự án Bộ Giáo dục và Đào tạo.[6]
Ngày 19 tháng 2 năm 2019, Lê Hải An, Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ, Thứ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, được trao quyết định của Đảng ủy khối các cơ quan Trung ương chuẩn y tham gia Ban Thường vụ và giữ chức Bí thư Đảng ủy Bộ Giáo dục và Đào tạo nhiệm kỳ 2015 – 2020.[7]
Tháng 10 năm 2019, Lê Hải An là Ủy viên Ban cán sự Đảng, Bí thư Đảng ủy Bộ Giáo dục và Đào tạo. Cấp trên của ông là Phó Bí thư Ban Cán sự Đảng Bộ Giáo dục và Đào tạo Thứ trưởng Nguyễn Văn Phúc (sinh năm 1974) và Bí thư Ban cán sự Đảng, Bộ trưởng Phùng Xuân Nhạ.[3]
