Sau quá trình tu học, ngày 1 tháng 4 năm 1948, Phó tế Phaolô Lê Đắc Trọng được truyền chức linh mục tại Hà Nội.[5] Sau khi được truyền chức, năm 1949, linh mục Trọng được bổ nhiệm giữ chức quản nhiệm giáo xứ Nam Định.[4]

Chỉ một thời gian ngắn quản nhiệm giáo xứ, năm 1950, Lê Đắc Trọng được bổ nhiệm giữ chức Hiệu trưởng trường Lê Bảo Tịnh, ngôi trường do chính ông sáng lập.[4][6] Hai năm sau đó, ông được thuyên chuyển làm Chưởng ấn Tòa Tổng Giám mục Hà Nội trong một thời gian ngắn.[4] Năm 1953, linh mục Trọng được bổ nhiệm giữ chức quản xứ Nam Ðịnh.[4] Trong thời kỳ này, linh mục Phaolô Lê Đắc Trọng hai lần được Hồng y Giuse Maria Trịnh Như Khuê đề cử làm Giám mục, tuy vậy trong cả hai lần từ chối.[6] Trong thời kỳ quản xứ Nam Định, linh mục Trọng tích cực dạy giáo lý cho các lưới tuổi khác nhau: thiếu niên, thanh niên, người trưởng thành. Đặc biệt, việc học này kéo dài xuyên suốt thời gian cấm cách cũng như trong chiến tranh. Linh mục Trọng cũng có khả năng giảng thuyết lôi cuốn.[6]

Trong thời kỳ chiến tranh, nhà thờ bị Mỹ ném bom trong 7 đợt làm hư hại khu nhà xứ, linh mục Trọng vẫn bám trụ cầu nguyện và cử hành lễ hàng ngày. Trong trận công kích cuối cùng, nhà thờ và nhà xứ bị san phẳng, linh mục Tổng đại diện Nhân tử nạn trong một hố bom, linh mục Trọng thoát chết, được cứu lên trong đống gạch vụn. Trong thời kỳ cấm cách, có khi đang dâng lễ Giáng sinh, nhà thờ bị cắt điện để không có ánh sáng cũng như không sử dụng được máy tăng âm. Tuy vậy, ông đã chuẩn bị hàng chục hòm ắc quy thay nguồn điện, nên trong điều kiện giữa đêm tối, ông vẫn tiếp tục bài giảng Lời Chúa.[6] Trong thời kỳ là linh mục, Lê Đắc Trọng cũng là tác giả biên tập và dịch thuật hàng chục cuốn sách Công giáo. Ông bí mật cho đánh máy phổ biến các sách hộ giáo, giáo lý, bài giảng đến với các giáo dân, linh mục, giám mục của các giáo phận chung quanh như giáo phận Bùi Chu, giáo phận Phát Diệm, giáo phận Thái Bình.[6]

Sau 15 năm quản xứ Nam Định, năm 1968, Lê Đắc Trọng được bổ nhiệm làm Tổng đại diện Tổng giáo phận Hà Nội và đảm nhiệm vai trò này đến tháng 4 năm 1981. Năm 1991, ông đảm trách vai trò Giáo sư Đại chủng viện Thánh Giuse Hà Nội trước khi được chọn làm Phó Giám đốc Đại chủng viện này năm 1992.[4]