-6/2007: Phó Giám đốc Sở Tư pháp Đắk Nông

- 7/2008: Phó Bí thư Thường trực Huyện ủy Krông Nô, Đắk Nông

- 6/2010 - 3/2013: Tỉnh ủy viên, Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ khối các cơ quan tỉnh; Bí thư Đảng ủy, Chánh Văn phòng UBND tỉnh Đắk Nông

- 3/2013 - 10/2015: Tỉnh ủy viên, Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ khối các cơ quan tỉnh; Phó Chủ nhiệm Thường trực, Chủ nhiệm UBKT Tỉnh ủy Đắk Nông

- 11/2015 - 8/2018: Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Chủ nhiệm UBKT Tỉnh ủy Đắk Nông

- 8/2018 - 5/2019: Phó Bí thư Tỉnh ủy khóa XI, nhiệm kỳ 2015-2020, kiêm Chủ nhiệm UBKT Tỉnh ủy Đắk Nông

- 6/2019 - 10/2020: Phó Bí thư Tỉnh ủy khóa XI, nhiệm kỳ 2015-2020

- 10/2020: Phó Bí thư Tỉnh ủy khóa XII, nhiệm kỳ 2020-2025

- 12/11/2020: Tại kỳ họp chuyên đề HĐND tỉnh Đắk Nông khóa III, được bầu giữ chức Chủ tịch UBND tỉnh nhiệm kỳ 2016-2021

- 30/1/2021: Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIII của Đảng, được bầu là Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII, nhiệm kỳ 2021-2026.

- 7/5/2021: Bộ Chính trị điều động, phân công đồng chí Nguyễn Đình Trung tham gia Ban chấp hành Đảng bộ, Ban Thường vụ Tỉnh ủy và giữ chức Bí thư Tỉnh ủy Đắk Lắk nhiệm kỳ 2020-2025.

Ngày 1 tháng 6 năm 2021, Tại Quyết định 831/QĐ-TTg, Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính phê chuẩn kết quả miễn nhiệm chức vụ Chủ tịch UBND tỉnh Đắk Nông nhiệm kỳ 2016-2021 đối với ông Nguyễn Đình Trung, Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng, nguyên Phó Bí thư Tỉnh ủy nhiệm kỳ 2020-2025 để nhận nhiệm vụ mới.