Thời thanh niên, mặc dù có một chứng chỉ về nghệ thuật của Đại học Sukhothai Thammatirat tại Bangkok nhưng theo truyền thống binh nghiệp của các Vương tử Thái Lan, năm 1972, ông đã theo học và tốt nghiệp Đại học Quân sự Vương thất Duntroon (Canberra, Úc). Khi về nước làm sĩ quan trong Quân đội Vương thất Thái, ông được đào tạo cọ xát với các lực lượng vũ trang Úc, Anh và Hoa Kỳ. Về chuyên môn, ông là một phi công quân sự đủ điều kiện và phi công máy bay trực thăng.

Từ năm 1975, ông đã phục vụ với tư cách là một sĩ quan tình báo trong Quân đội Vương thất Thái Lan, từng tham gia tích cực trong các hoạt động quân sự chống lại Đảng Cộng sản Thái Lan ở miền Bắc và Đông Bắc Thái Lan. Rất có khả năng ông từng tham gia vào các hoạt động quân sự dọc theo biên giới với Campuchia chống Việt Nam trong những năm cuối thập niên 1970.

Năm 1976, thái tử Vajiralongkorn vô tình trở thành nguyên nhân của 1 vụ thảm sát lớn ở Thái Lan. Ngày 5/10/1976, truyền thông Thái Lan tường thuật về một vở kịch do các sinh viên Đại học Thammasat dàn dựng trong 1 cuộc biểu tình, được cho là có cảnh giả treo cổ Thái tử Vajiralongkorn. Phản ứng trước sự sỉ nhục theo đồn đại này, quân đội, cảnh sát cũng như dân quân Thái Lan bao vây đại học. Rạng sáng ngày 6 tháng 10 năm 1976, quân đội và cảnh sát chặn lối ra khỏi đại học và bắt đầu bắn vào khuôn viên, sử dụng súng trường M16, súng cạc-bin, súng ngắn, súng phóng lựu, và thậm chí là súng không giật cỡ lớn.[6]:235-236 Sau khi cảnh sát trưởng Bangkok ban lệnh tự do khai hỏa, họ nã súng ồ ạt vào khuôn viên[6]:236 Các sinh viên lặn dưới sông Chao Phraya bị các tàu hải quân bắn trong khi những người khác đầu hàng nằm xuống đất, bị đánh đập khiến nhiều người chết.[6]:236 Một số người bị treo lên cây và bị đánh, những người khác bị thiêu sống. Nhiều sinh viên nữ bị cảnh sát và nhóm dân quân "Bò tót Đỏ" cưỡng hiếp, có người mất mạng.[6]:236 Thảm sát tiếp tục trong vài giờ, và chỉ dừng lại vào buổi trưa do có mưa.[6]:236 Số lượng thương vong trong ngày này là điều tranh cãi giữa chính phủ Thái Lan và những người còn sống sau sự kiện. Theo chính phủ, có 46 người chết do xung đột, cùng 167 người bị thương và 3.000 người bị bắt giữ. Nhiều người còn sống tuyên bố rằng tổng số người chết vượt quá 100.[6]:236 Đây chính là cuộc Thảm sát Đại học Thammasat.

Năm 1978, ông trở thành chỉ huy trưởng lực lượng Ngự lâm quân. Binh nghiệp của ông gián đoạn một thời gian ngắn cũng trong năm này theo truyền thống xuất gia của tất cả nam giới Thái Lan theo Phật giáo.

Ông tiếp tục sự nghiệp quân sự khi tu nghiệp tại Hoa Kỳ, Anh về đào tạo lực lượng đặc biệt, chiến tranh phi quy ước và kỹ thuật đào tạo tiên tiến. Ông trở thành một phi công quân sự và là Vương tử Thái Lan duy nhất hiện nay tham gia tích cực trong hoạt động quân sự bên trong đất nước mình.

Vajiralongkorn không có sự nhiệt tình như em gái mình, Công chúa Sirindhorn cho các dự án phát triển của cha mình và có tin đồn dai dẳng là ông hay lăng nhăng, cờ bạc và dính líu tới các doanh nghiệp bất hợp pháp.[5]

Năm 1981 mẹ ông, Vương hậu Sirikit, ám chỉ đến những vấn đề này, mô tả con trai bà là "có một chút gì của một Don Juan" và cho rằng, ông thích hưởng những ngày cuối tuần của mình bên những phụ nữ xinh đẹp hơn là thực hiện nhiệm vụ của mình.[5]