• 12/1978-10/1980: Tổ trưởng bộ môn tại Xí nghiệp Khảo sát Thiết kế xây dựng tỉnh Vĩnh Phú.
• 11/1980-4/1988: Xưởng trưởng thiết kế công trình, Xí nghiệp Khảo sát thiết kế xây dựng Vĩnh Phú.
• 4/1988-10/1992: Phó phòng rồi Trưởng phòng Tổ chức Lao động, Sở Xây dựng tỉnh Vĩnh Phú; học tiếng Nga tại trường Đại học Ngoại ngữ Hà Nội và học lớp quản lý kinh tế Bộ Xây dựng.
• 10/1992-12/1996: Phó Giám đốc Sở Xây dựng tỉnh Vĩnh Phú.
• 1/1997-11/1999: Tỉnh ủy viên, Giám đốc Sở Xây dựng tỉnh kiêm Chủ tịch Hội Kiến trúc sư tỉnh Vĩnh Phúc.
• 12/1999-9/2001: Tỉnh ủy viên rồi Ủy viên Ban thưởng vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch ủy ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc.
• 10/2001-6/2004: Phó Bí thư Tỉnh ủy, Chủ tịch ủy ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc. Đại biểu Quốc hội Khoá XI.[4]
• 7/2004-5/2010: Bí thư Tỉnh uỷ, Chủ tịch HĐND tỉnh Vĩnh Phúc.

Ngày 25 tháng 04 năm 2006, Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng được bầu vào Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam; đại biểu Quốc hội Khoá XII, Trưởng đoàn đại biểu Quốc hội tỉnh Vĩnh Phúc.[5]

• Với quan điểm phát triển công nghiệp nhưng không làm bần cùng hoá nông dân, Vĩnh Phúc là tỉnh đầu tiên thực hiện chính sách cấp đất dịch vụ khi thu hồi đất để thực hiện dự án. Năm 2005, khi khảo sát việc thực hiện chính sách pháp luật về đất đai ở Vĩnh Phúc, Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Mai Ái Trực đã khẳng định:" Áp dụng chính sách cấp đất cho dân làm dịch vụ khi thu hồi đất để phục vụ phát triển công nghiệp, tỉnh Vĩnh Phúc đã giúp cho Trung ương bài học giải phóng mặt bằng".
• Hơn 13 năm giữ cương vị chủ chốt của tỉnh Vĩnh Phúc, ông Trịnh Đình Dũng đã đưa ra nhiều chính sách, quan điểm mới góp phần đưa Vĩnh Phúc từ một tỉnh nghèo trở thành một trong những tỉnh có tốc độ phát triển hàng đầu cả nước, đơn cử như:

- Giải quyết được các mối quan hệ giữa phát triển kinh tế thị trường và công bằng xã hội; Giữa phát triển nông nghiệp, nông thôn, nông dân và phát triển công nghiệp, đô thị.- Với quan điểm phải lấy công nghiệp làm nền tảng để thúc đẩy phát triển nông nghiệp và dịch vụ; Giải quyết nhiều lao động để giảm lao động nông nghiệp và giảm nông dân. Tạo nguồn thu ngân sách lớn để đầu tư phát triển và hỗ trợ phát triển nông nghiệp, nông thôn, nông dân.

• 5/2010-8/2011: Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam, Ủy viên Ban cán sự đảng, Thứ trưởng Bộ Xây dựng

Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng (1/2011), được bầu vào Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam. Tại Kỳ họp thứ Nhất, Quốc hội khóa XIII (3/8/2011) được Quốc hội phê chuẩn làm Bộ trưởng Bộ xây dựng

• Ngày 26 tháng 1 năm 2016, tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ 12 của Đảng Cộng sản Việt Nam, ông tiếp tục được bầu làm ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa 12 nhiệm kì 2016-2021.
• 9/4/2016: Tại kỳ họp thứ 11, Quốc hội khóa XIII, được Quốc hội phê chuẩn, Chủ tịch nước bổ nhiệm giữ chức Phó Thủ tướng Chính phủ.[6]
• 27-07-2016, Tại kỳ họp thứ 1, Quốc hội khóa XIV, được Quốc hội phê chuẩn, Chủ tịch nước bổ nhiệm giữ chức Phó Thủ tướng Chính phủ.
• Ông có nhiệm vụ giúp Thủ tướng:
• a) Giúp Thủ tướng Chính phủ trực tiếp theo dõi, chỉ đạo các lĩnh vực công tác: - Công nghiệp, nông nghiệp và phát triển nông thôn, thương mại - Xuất nhập khẩu, xây dựng, giao thông vận tải, tài nguyên và môi trường. - Đầu tư trực tiếp của nước ngoài (FDI), đầu tư của Việt Nam ra nước ngoài. - Chỉ đạo bảo đảm năng lượng và Tiết kiệm năng lượng. - Các công trình trọng Điểm quốc gia, các dự án đầu tư xây dựng cơ bản theo phân cấp của Luật đầu tư và Luật đầu tư công. - Các khu kinh tế, khu công nghiệp, khu chế xuất. - Công tác phòng, chống lụt bão, tìm kiếm cứu nạn.
• b) Giúp Thủ tướng Chính phủ theo dõi và chỉ đạo: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Công Thương, Bộ Xây dựng, Bộ Giao thông vận tải, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
• c) Làm nhiệm vụ Chủ tịch Hội đồng quốc gia về tài nguyên nước; Trưởng Ban Chỉ đạo Nhà nước các Dự án trọng Điểm về dầu khí; Trưởng Ban Chỉ đạo Tổ chức Điều phối phát triển các Vùng kinh tế trọng Điểm; Trưởng Ban Chỉ đạo Chương trình Mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu; Trưởng Ban Chỉ đạo Trung ương về chính sách nhà ở và thị trường bất động sản; Chủ tịch các Hội đồng quốc gia, Trưởng các Ban Chỉ đạo khác theo lĩnh vực liên quan.
• d) Các công việc khác theo sự phân công, ủy nhiệm của Thủ tướng Chính phủ.