Từ tháng 10/1994 - 07/1995: Cán bộ Uỷ ban Quốc gia về thanh niên Việt Nam.[1]

Từ tháng 08/1995 - 04/1998: Chuyên viên Ban thanh niên trường học Trung ương Đoàn.

Từ tháng 05/1998 - 06/2001: Thư ký Ban Bí thư Trung ương Đoàn.

Tháng 6/2001: Phó phòng tổng hợp thi đua, Văn phòng Trung ương Đoàn.

Từ tháng 7/2001 - 2/2005: Phó phòng tổng hợp thi đua, Thư ký Bí thư thứ nhất Trung ương Đoàn.

• Tháng 12/2002: Tại Đại hội Đoàn toàn quốc lần thứ VIII được bầu vào Ban chấp hành Trung ương Đoàn.
• Tháng 2/2003: Phó chánh văn phòng Trung ương Đoàn.
• Tháng 12/2003: Tại Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Sinh viên Việt Nam lần thứ VII được hiệp thương bầu làm Uỷ viên Ban thư ký Trung ương Hội Sinh viên Việt Nam.
• Từ tháng 3/2005 - 12/2007: Trưởng ban thanh niên trường học Trung ương Đoàn.
• Tháng 8/2005: Hội nghị BCH Trung ương Hội Sinh viên Việt Nam lần thứ tư (khoá VII) hiệp thương bầu làm Phó Chủ tịch Hội Sinh viên Việt Nam và được phân công làm Phó Chủ tịch thường trực Hội Sinh viên Việt Nam
• Tháng 10/2005: Tại Đại hội Đảng bộ cơ quan Trung ương Đoàn lần thứ 20 được bầu vào Ban chấp hành Đảng bộ cơ quan Trung ương Đoàn.
• Tháng 10/2006: Hội nghị BCH Trung ương Đoàn lần thứ 11 (khoá VIII) bầu vào Ban Thường vụ Trung ương Đoàn.

Từ tháng 12/2007 - 12/2011: Tại Đại hội Đoàn toàn quốc lần thứ IX được bầu vào Ban chấp hành Trung ương Đoàn và Hội nghị Ban chấp hành Trung ương Đoàn lần thứ nhất (khoá IX) bầu vào Ban Thường vụ Trung ương Đoàn.

• Tháng 2/2008: Ban Thường vụ Trung ương Đoàn phân công làm Chánh Văn phòng Trung ương Đoàn.
• Tháng 8/2010: Tại Đại hội Đảng bộ cơ quan Trung ương Đoàn lần thứ 21 được bầu vào Ban chấp hành Đảng bộ cơ quan và Ban chấp hành Đảng bộ bầu vào Ban thường vụ Đảng ủy Trung ương Đoàn.

Từ tháng 12/2011 đến nay: Tại Hội nghị BCH Trung ương Đoàn lần thứ 12 (khóa IX) được bầu làm Bí thư BCH Trung ương Đoàn, Ủy viên Ủy ban An toàn giao thông quốc gia (4/2012), Ủy viên Hội đồng quản trị Ngân hàng chính sách xã hội Việt Nam (5/2012).

Ngày 10 tháng 4 năm 2014, Ban Bí thư Trung ương Đoàn đã triển khai quyết định số 739-QĐ/TWĐTN – BTC, về việc phân công anh Nguyễn Mạnh Dũng giữ chức vụ Bí thư Thường trực Ban Chấp hành Trung ương Đoàn khóa X nhiệm kỳ 2012-2017.[2]

Ngày 28/11/2017: Ông được Ban Bí thư điều động về làm Phó Bí thư tỉnh ủy Hà Giang.

Từ ngày 05 tháng 11 năm 2019, ông tham gia Lớp bồi dưỡng kiến thức mới cho cán bộ quy hoạch cấp chiến lược khóa XIII của Đảng tại Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh.