Từ tháng 11/1984 - 05/1987: Bộ đội (nghĩa vụ quân sự, ở đơn vị C5, D2, E831, Sư đoàn 347, Quân đoàn 14, Quân khu I và Trường Quân sự tỉnh Hà Bắc)

Từ tháng 06/1987 - 12/1999: Cán bộ phường Phân Đạm, sau là phường Trần Nguyên Hãn, thị xã Bắc Giang trải qua các chức vụ: Phường đội phó, Phường đội trưởng; Phó Chủ tịch kiêm Trưởng Công an; Phó Bí thư Đảng uỷ, Chủ tịch UBND phường; Đại biểu HĐND phường, Đại biểu HĐND thị xã Bắc Giang; Ủy viên BCH Đảng bộ thị xã Bắc Giang (nhiệm kỳ 1996 - 2000).

Từ tháng 01/2000 - 12/2000: Thị ủy viên, Chuyên viên Ban Tổ chức Thị ủy.

Từ tháng 01/2001 - 09/2005: Chuyên viên Phòng Kế hoạch và Đầu tư; Phó Văn phòng, Chánh Văn phòng HĐND và UBND thành phố Bắc Giang.

Từ tháng 10/2005 - 02/2011: Thư ký Chủ tịch UBND tỉnh; Trưởng phòng Nội chính, Ngoại vụ; Phó Chánh Văn phòng UBND tỉnh. Từ 10/2010 là Tỉnh ủy viên khóa XVII, nhiệm kỳ 2010 - 2015.

Từ tháng 03/2011 - 06/2013: Tỉnh ủy viên, Phó Bí thư Huyện uỷ, Chủ tịch UBND huyện Tân Yên.

Từ tháng 07/2013 - 11/2015: Tỉnh ủy viên, Bí thư Huyện uỷ, Chủ tịch HĐND huyện Tân Yên

Từ tháng 12/2015 - 10/2020: Tỉnh ủy viên, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, Phó Chủ tịch Thường trực UBND tỉnh.

Từ ngày 15/10/2020 - 07/12/2020: Phó Bí thư Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch Thường trực UBND tỉnh (từ 01/9/2020).

Ngày 08/12/2020: Tại kỳ họp thứ 12, HĐND tỉnh khóa XVIII, đồng chí được bầu giữ chức Chủ tịch UBND tỉnh.[2]

Trong thời gian công tác, đồng chí Lê Ánh Dương đã có nhiều cống hiến, đóng góp quan trọng trong sự nghiệp xây dựng, phát triển KT-XH của tỉnh Bắc Giang.