คณิต ณ นคร เริ่มเข้ารับราชการในตำแหน่งอัยการผู้ช่วย และได้รับการแต่งตั้งในตำแหน่งต่างๆ อาทิ อัยการจังหวัดผู้ช่วย อัยการประจำกรม อัยการพิเศษประจำกรม เป็นอัยการพิเศษฝ่ายคดีแรงงาน ในปี พ.ศ. 2531 เป็นรองอธิบดีกรมอัยการฝ่ายคดี ในปี พ.ศ. 2533 เป็นรองอัยการสูงสุดในปี พ.ศ. 2535 และเป็นอัยการสูงสุด ในปี พ.ศ. 2537 จนเกษียณอายุราชการในปี พ.ศ. 2540 และมาดำรงตำแหน่งคณบดีบคณะนิติศาสตร์ปรีดี พนมยงค์ มหาวิทยาลัยธุรกิจบัณฑิตย์ จนถึงประมาณเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2554

คณิต ณ นคร ได้รับการแต่งตั้งเป็นสมาชิกสภาร่างรัฐธรรมนูญ พ.ศ. 2539 สาขากฎหมายมหาชน และในปี พ.ศ. 2540 จึงได้เข้าร่วมกับทักษิณ ชินวัตร ก่อตั้งพรรคไทยรักไทยขึ้น แต่ก็ได้ลาออกในภายหลัง จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2549 หลังการรัฐประหารของพลเอกสนธิ บุณยรัตกลิน ได้มีการแต่งตั้งคณิต ณ นคร เป็นประธานสอบสวนคดีฆ่าตัดตอนในช่วงประกาศสมครามยาเสพติด ในรัฐบาลของทักษิณ ชินวัตร

ต่อมาภายหลังการสลายการชุมนุมบริเวณแยกราชประสงค์ พฤษภาคม พ.ศ. 2553 รัฐบาลของอภิสิทธิ์ เวชชาชีวะ ได้แต่งตั้งให้คณิต ณ นคร เป็นประธานคณะกรรมการอิสระสอบสวนข้อเท็จจริงเหตุทหาร-ตำรวจขอคืนพื้นที่จากลุ่มนปช. เมื่อวันที่ 10 เม.ย. และ 19 พ.ค.[7] ต่อมาในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2554 ได้รับแต่งตั้งเป็นประธานกรรมการปฏิรูปกฎหมาย[8] จนครบวาระ 4 ปี ในปี พ.ศ. 2558

ปัจจุบัน คณิต ณ นคร เป็นกรรมการสภามหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์[9] กรรมการสภามหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ อุปนายกสภามหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช และได้รับมอบหมายให้ปฏิบัติหน้าที่นายกสภามหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช ในปี พ.ศ. 2556

นอกจากนั้น ได้รับโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งเป็นกรรมการกฤษฎีกา ตั้งแต่ พ.ศ. 2534 ถึงปัจจุบัน