Triệu Tài Vinh bắt đầu làm việc cho chính quyền Việt Nam từ tháng 2 năm 1995.

Ngày 1 tháng 7 năm 1998, ông được kết nạp vào Đảng Cộng sản Việt Nam, chính thức ngày 1 tháng 7 năm 1999.

Ông đã trải qua quá trình công tác và đảm nhiệm nhiều chức vụ khác nhau.

Từ tháng 2.1995 đến tháng 2.1996, Triệu Tài Vinh là Chuyên viên Phòng kỹ thuật Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 3.1996 đến tháng 6.1998, ông là Chuyên viên Tổng hợp Văn phòng UBND huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 7.1998 đến tháng 1.1999, Triệu Tài Vinh là Chuyên viên Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 2.1999 đến tháng 4.1999, ông là Phó Chánh Văn phòng HĐND - UBND huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 5.1999 đến tháng 10.2000, Triệu Tài Vinh là Phó Chủ tịch UBND huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 11.2000 đến tháng 12.2003, ông là Huyện ủy viên, Phó Chủ tịch UBND huyện, Đại biểu HĐND huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 1.2004 đến tháng 5.2004, Triệu Tài Vinh là Phó Bí thư Huyện ủy, Chủ tịch UBND huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 6.2004 đến tháng 3.2006, ông là Phó Bí thư Huyện ủy, Chủ tịch UBND huyện Hoàng Su Phì, đại biểu HĐND tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 4.2006 đến tháng 3.2007, Triệu Tài Vinh là Ủy viên dự khuyết Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa 10, Tỉnh ủy viên, Phó Bí thư Huyện ủy, Chủ tịch UBND huyện Hoàng Su Phì, đại biểu HĐND tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 3.2007 đến tháng 10.2009, ông là Ủy viên dự khuyết Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa 10, Tỉnh ủy viên, Bí thư Huyện ủy, Chủ tịch HĐND huyện Hoàng Su Phì, đại biểu HĐND tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 11.2009 đến tháng 9.2010, Triệu Tài Vinh là Ủy viên dự khuyết Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa 10, Phó Bí thư Tỉnh ủy, đại biểu HĐND tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 10.2010 đến tháng 1.2011, ông là Ủy viên dự khuyết Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa 10, Bí thư Tỉnh ủy, Đại biểu HĐND tỉnh Hà Giang.

Từ tháng 12.2015 đến 29.6.2016, Triệu Tài Vinh làm Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa 11, Bí thư Tỉnh ủy Hà Giang, Chủ tịch HDND tỉnh Hà Giang.

Từ 2016 đến 1.7.2019, ông là Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa 11, Bí thư Tỉnh ủy Hà Giang, Trưởng Đoàn ĐBQH khóa XIV tỉnh Hà Giang

Tại Đại hội đại biểu Đảng bộ tỉnh Hà Giang lần thứ XVI, nhiệm kỳ 2015 - 2020, Triệu Tài Vinh tái đắc cử chức Bí thư Tỉnh ủy.[4]

Ngày 2.7.2019, Triệu Tài Vinh thôi tham gia BCH, Ban Thường vụ và thôi giữ chức Bí thư Tỉnh ủy Hà Giang nhiệm kỳ 2015-2020; và được điều động, bổ nhiệm giữ chức Phó Trưởng ban Kinh tế Trung ương.