Từ tháng 5 năm 1985 đến tháng 10 năm 1996, ông là giảng viên công tác tại Khoa Công tác kiểm sát, Trường Cao đẳng kiểm sát Hà Nội thuộc Viện kiểm sát nhân dân tối cao.[5][6]

Từ tháng 11 năm 1996 đến tháng 7 năm 1998, ông là thạc sĩ luật, giảng viên, Tổ trưởng Bộ môn Khoa học Điều tra tội phạm, Khoa Công tác Kiểm sát, Trường Cao đẳng Kiểm sát Hà Nội.[5]

Ngày 2 tháng 4 năm 1997, Đỗ Văn Đương gia nhập Đảng Cộng sản Việt Nam. Sau đó, ông lấy chứng chỉ cao cấp lý luận chính trị Đảng Cộng sản Việt Nam.

Từ tháng 8 năm 1998 đến tháng 3 năm 2002, ông là Cán bộ nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Kiểm sát, Viện kiểm sát nhân dân tối cao.[5] Ông có bằng Tiến sĩ Luật học tại Đại học Cảnh sát nhân dân trong khoảng thời gian này.[4][5][6]

Từ tháng 4 năm 2002 đến tháng 3 năm 2004, ông là Trưởng phòng Nghiên cứu thuộc Viện Khoa học kiểm sát, Viện kiểm sát nhân dân tối cao.[6]

Từ tháng 4 năm 2004 đến tháng 7 năm 2007, ông là Phó Viện trưởng Viện Khoa học kiểm sát, Viện kiểm sát nhân dân tối cao.[6] Ông được Chủ tịch nước Việt Nam bổ nhiệm chức danh Kiểm sát viên Viện kiểm sát nhân dân tối cao.[5][6]

Từ tháng 8 năm 2007 đến tháng 8 năm 2008, ông là Phó Viện trưởng Viện kiểm sát nhân dân tỉnh Ninh Bình đồng thời vẫn giữ chức danh Kiểm sát viên Viện kiểm sát nhân dân tối cao.[6]

Từ tháng 9 năm 2008 đến tháng 5 năm 2016, ông là Phó Viện trưởng Viện khoa học kiểm sát, Kiểm sát viên Viện kiểm sát nhân dân tối cao, Ủy viên thường trực Ủy ban Tư pháp của Quốc hội khóa 13.[6]

Đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa 13 Thành phố Hồ Chí Minh

Đỗ Văn Đương là Đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa 13 nhiệm kì 2011-2016 thuộc đoàn đại biểu Thành phố Hồ Chí Minh (đại biểu chuyên trách trung ương), Ủy viên thường trực Ủy ban Tư pháp của Quốc hội Việt Nam khóa 13.

Vào năm 2011, ông trở nên nổi tiếng với phát biểu về tình hình lạm phát tại kỳ họp thứ 1, Quốc hội khóa 13: "Tôi không nghĩ lạm phát ở nước ta cao nhất khu vực! Theo tôi phải xem lại chỗ này. Tôi đi các nước thấy giá tiêu dùng đắt đỏ, một đĩa rau muống xào ở Thượng Hải tới 200 nghìn đồng, nhưng ở Việt Nam chỉ mấy chục nghìn. Trong nước tôi đi chợ rau muống ở đô thị có thể 5.000 đồng/mớ, đi xuống vùng nông thôn chỉ 2.000, xuống nữa có khi rẻ hơn."[7] Từ đó ông còn được biết đến với tên "ông Nghị rau muống".

Ngày 27 tháng 10 năm 2014, khi trả lời phỏng vấn báo chí, ông đã nói rằng "Luật sư chỉ bào chữa cho người có tiền".[8] Phát biểu này khiến giới luật sư nổi giận, đòi ông phải xin lỗi.[9][10]

Sáng ngày 13 tháng 3 năm 2015, tại phiên họp của Ủy ban thường vụ Quốc hội Việt Nam khóa 13, Đỗ Văn Đương đã chất vấn Chánh án Tòa án nhân dân tối cao Việt Nam Trương Hòa Bình về vụ án Hồ Duy Hải.[11]

Phó Trưởng ban Dân nguyện Quốc hội Việt Nam khóa 14

Ngày 22 tháng 5 năm 2016, Đỗ Văn Đương được Trung ương giới thiệu ứng cử đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa 14 tại đơn vị bầu cử số 5 Thành phố Hồ Chí Minh gồm các quận Tân Bình và Tân Phú, tuy nhiên ông đã không thắng cử.[6][12]

Tuy không là đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa 14, nhưng Đỗ Văn Đương vẫn giữ chức vụ Phó Trưởng ban Dân nguyện, Quốc hội Việt Nam khóa 14.

Cuối tháng 6 năm 2020, ông có báo cáo gửi Chủ tịch nước Nguyễn Phú Trọng nêu quan điểm của mình về Vụ án Hồ Duy Hải. Có nhiều người đã phản đối ông gay gắt trên mạng xã hội.[13]