Mai Ái Trực bắt đầu hoạt động chính trị từ cuối năm 1962 trong tổ chức Hội Liên hiệp Sinh viên Học sinh giải phóng khi đang thẹo học tại Trường Trung học Tăng Bạt Hổ, Bồng Sơn. Hai năm sau, ông thoát ly gia đình, tham gia kháng chiến. Ông được giao các công tác thanh niên, dạy học, tuyên huấn, báo chí; có thời gian (- 01 12/1975 - 01/1978) học lý luận chính trị tại Trường Tuyên huấn Trung ương (nay là Học viện Báo chí và Tuyên truyền tại Hà Nội); từng giữ các chức vụ: Phụ trách Đài Phát thanh Bình Định, Phó Giám đốc Đài Phát thanh Nghĩa Bình; được bầu vào Ban Chấp hành Đảng bộ tỉnh Nghĩa Bình nhiệm kỳ 1986 - 1991 và được phân công làm Chánh Văn phòng Tỉnh ủy.

Sau khi tái lập tỉnh Bình Định, ông được bầu giữ chức Phó Chủ tịch UBND tỉnh (12/1989), Chủ tịch UBND tỉnh (7/1996), Bí thư Tỉnh ủy Bình Định (02/2001). Tại Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng, ông được bầu vào Ban Chấp hành Trung ương. Ngày 05 tháng 8 năm 2002, Quốc hội Khóa 11 đã phê chuẩn ông giữ chức Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường. Ông đảm nhận nhiệm vụ này cho đến khi được về nghỉ (02/8/2007).

Tại Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng (4/2006), ông kiên quyết rút khỏi danh sách ứng cử vào Ban Chấp hành Trung ương Khóa X mặc dù đã được Ban Chấp hành Trung ương Khóa IX đưa vào danh sách trình ra Đại hội. Trước đó, ông đã nhiều lần đề đạt nguyện vọng xin nghỉ, kể cả có đơn gửi Bộ Chính trị xin không tham gia ứng cử vào Ban Chấp hành Trung ương khóa tới và giới thiệu người thay mình. Khi được phóng viên báo Tuổi trẻ hỏi "Sao ông kiên quyết xin rút khi vẫn còn được tín nhiệm cao?", ông trả lời "Không lẽ đợi đến khi dân không còn tín nhiệm nữa mới rút?" [3]