Tháng 7/1994 - tháng 1/1996: Kỹ sư thiết kế kết cấu công trình, Công ty Kiến trúc HAAI, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.[1]

Tháng 02/1996 - tháng 3/2002: Giảng viên Khoa Xây dựng, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.

Tháng 4/2002 - tháng 7/2002: Công tác biệt phái tại Vụ Tổ chức cán bộ, Bộ Xây dựng.

Tháng 7/2002 - tháng 02/2008: Chuyên viên Vụ Tổ chức cán bộ, Bộ Xây dựng.

Tháng 3/2008 - tháng 10/2012: Phó vụ trưởng Vụ Tổ chức cán bộ, Bí thư Chi bộ Vụ Tổ chức cán bộ nhiệm kỳ 2012 - 2015.

Tháng 11/2012 - tháng 7/2015: Chánh Văn phòng Bộ Xây dựng, Ủy viên Ban Thường vụ Đảng ủy Bộ Xây dựng nhiệm kỳ 2010 - 2015.

Từ tháng 8/2015 - tháng 2/2017: Ủy viên Ban cán sự Đảng, Thứ trưởng Bộ Xây dựng, Phó Bí thư Đảng ủy Bộ Xây dựng nhiệm kỳ 2015 - 2020.[2]Đỗ Đức Duy được phân công giúp Bộ trưởng Bộ Xây dựng quản lý nhà nước các lĩnh vực công tác:

• Xử lý và chỉ đạo thực hiện ban đầu các văn bản của Quốc hội, Chính phủ, Thủ tướng Chính phủ có liên quan tới nhiều lĩnh vực, nhiều cơ quan đơn vị thực hiện, khi Bộ trưởng vắng mặt; Công tác xây dựng văn bản quy phạm pháp luật ngành Xây dựng; Quản lý nhà nước về các lĩnh vực nhà ở, công sở; Quản lý nhà nước về thị trường bất động sản; Công tác pháp chế, cải cách hành chính của Bộ Xây dựng; Công tác đào tạo, bồi dưỡng cán bộ, công chức, viên chức Khối cơ quan Bộ; đào tạo, bồi dưỡng cán bộ quản lý và chuyên môn đô thị các cấp.
• Thực hiện các nhiệm vụ: Trưởng ban chỉ đạo thực hiện Quy chế dân chủ ở cơ sở của Bộ Xây dựng; Trưởng ban chỉ đạo Chương trình công nghệ thông tin ngành Xây dựng; Trưởng ban chỉ đạo triển khai xây dựng và áp dựng Hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN ISO 9001:2008 tại khối cơ quan Bộ; Trưởng ban Chỉ huy quân sự Bộ Xây dựng; Thường trực Hội đồng thi đua khen thưởng Bộ Xây dựng; Chủ tịch Hội đồng lương Cơ quan Bộ.[3]

Sáng ngày 8 tháng 2 năm 2017: Tại Hội nghị Ban Chấp hành Đảng bộ tỉnh Yên Bái khoá XVIII đã triển khai Quyết định số 439-QĐNS/TW ngày 6/2/2017 của Ban Bí thư về công tác cán bộ, Đỗ Đức Duy, Ủy viên Ban cán sự Đảng, Thứ trưởng Bộ Xây dựng được chỉ định tham gia Ban Chấp hành, Ban Thường vụ Tỉnh uỷ và giữ chức Phó Bí thư Tỉnh uỷ Yên Bái nhiệm kỳ 2015 - 2020 và được giới thiệu để HĐND tỉnh bầu giữ chức Chủ tịch UBND tỉnh Yên Bái nhiệm kỳ 2016 - 2021.[4]

Chiều ngày 8 tháng 2 năm 2017: Tại kỳ họp thứ 4 (phiên bất thường), HĐND tỉnh Yên Bái khoá XVIII bầu ông giữ chức Chủ tịch UBND tỉnh Yên Bái nhiệm kỳ 2016 - 2021, với số phiếu tuyệt đối 57/57 đạt 100% đại biểu nhất trí.[5][6][7]

Từ ngày 05 tháng 11 năm 2019, ông tham gia Lớp bồi dưỡng kiến thức mới cho cán bộ quy hoạch cấp chiến lược khóa XIII của Đảng tại Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh.