Quá trình công tác của ông Nguyễn Thiện Nghĩa:

• Từ 4/1992 - 9/1995: chuyên viên Sở Tài chính - Vật giá tỉnh Đồng Tháp.
• Từ 10/1995 - 8/1999: Phó Trưởng phòng Nghiệp vụ 2, Cục Quản lí vốn và tài sản Nhà nước tại doanh nghiệp tỉnh Đồng Tháp.
• Từ 9/1999 - 8/2010: chuyên viên nghiên cứu, Phó Trưởng phòng Nghiên cứu thuộc Văn phòng UBND tỉnh, Phó Chánh Văn phòng UBND tỉnh Đồng Tháp (8/2004).
• Từ 9/2010 - 5/2012: Tỉnh ủy viên (10/2010), Giám đốc Sở Công Thương tỉnh Đồng Tháp.
• Từ 6/2012 - 11/2015: Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy (10/2015), Bí thư Huyện ủy Tháp Mười tỉnh Đồng Tháp.[3]

Ngày 1 tháng 12 năm 2015, Ban Thường vụ Tỉnh ủy Đồng Tháp tổ chức công bố và trao quyết định bổ nhiệm Phạm Thiện Nghĩa, Ủy viên Ban Thường vụ, Bí thư Huyện ủy Tháp Mười, giữ chức Trưởng ban Nội chính Tỉnh ủy Đồng Tháp.[4]

Ngày 1 tháng 4 năm 2019, Ban Thường vụ Tỉnh ủy Đồng Tháp công bố quyết định điều ông Phạm Thiện Nghĩa, Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Trưởng ban Nội chính Tỉnh ủy, đến công tác tại UBND tỉnh và giới thiệu để HĐND tỉnh thực hiện quy trình bầu giữ chức Phó Chủ tịch UBND tỉnh nhiệm kì 2016-2021.[5]

Chiều ngày 3 tháng 5 năm 2019, HĐND tỉnh Đồng Tháp tổ chức kì họp bất thường để kiện toàn nhân sự UBND tỉnh nhiệm kỳ 2016-2021. Ông Phạm Thiện Nghĩa, Ủy viên Ban thường vụ Tỉnh ủy, được bầu bổ sung chức vụ Phó Chủ tịch UBND tỉnh.[6]

Ngày 8 tháng 12 năm 2020, tại Kì họp thứ 17 Hội đồng nhân dân tỉnh Đồng Tháp khóa IX (nhiệm kỳ 2016-2021), ông Phạm Thiện Nghĩa, Phó Bí thư Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, được bầu giữ chức vụ Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp.[2]