Xuất thân là kỹ sư cơ khí, nhưng sau ông chuyển sang lĩnh vực thương nghiệp, có thời gian làm giảng viên trường Trường Cán bộ Vật tư tại tỉnh Bắc Giang. Ông có thời gian làm Tổng Giám đốc Tổng Công ty Xăng dầu Petrolimex.

Trương Đình Tuyển được bổ nhiệm làm Bộ trưởng Bộ Thương mại tháng 7 năm 1997 và tới tháng 2 năm 2000 Bộ Chính trị đã quyết định ông thôi giữ chức Bộ trưởng để điều về làm Bí thư Tỉnh uỷ Nghệ An.

Khi về lãnh đạo Nghệ An, ông đã thể hiện rõ cá tính của mình với sự cương trực, giản dị và liêm khiết. Hàng ngày ông tự đi chợ Quán Lau và về tự nấu ăn, nấu một bữa ăn cả ngày, thức ăn chủ yếu là rau muống luộc và đậu phụ mắm tôm. Phòng ở trên khu tập thể của ông sặc mùi cá khô, ông mua về ăn dần để khỏi mất công đi chợ. Mỗi lần về quê ông đều tự đi xe khách (xe đò). Sau gần 3 năm công tác ông đã cách chức 6 phó bí thư và bí thư huyện uỷ của các đảng bộ tỉnh Nghệ An.

Tháng 8 năm 2002 ông lại được bổ nhiệm làm Bộ trưởng Bộ Thương mại thay cho ông Vũ Khoan được bổ nhiệm làm Phó Thủ tướng. Từ đây ông cùng chính phủ Việt Nam bắt đầu cuộc "chạy maraton" vào WTO. Năm 1995 dưới sự nhất trí của Bộ Chính trị, Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam, Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam chính thức gửi đơn xin gia nhập Tổ chức Thương mại thế giới (WTO) tới trụ sở của WTO tại Geneva, Thuỵ Sĩ mở đầu cho 11 năm với trên 200 cuộc đàm phán và 28 đối tác đàm phán song phương của Việt Nam. Ông đóng vai trò quan trọng và có nhiều đóng góp trong quá trình đàm phán này