เริ่มรับราชการในตำแหน่งสำคัญ คือ ผู้บังคับฝูงบิน 103 กองบิน 1 และ ผู้บังคับฝูงบิน 231 กองบิน 23, เสนาธิการกองบิน 23, รองผู้บังคับการกองบิน 1, ผู้บังคับการกรมนักเรียนนายเรืออากาศรักษาพระองค์ โรงเรียนนายเรืออากาศ, ผู้ช่วยทูตทหารอากาศไทยประจำกรุงจาการ์ตา อินโดนีเซีย, รองเจ้ากรมกำลังพลทหารอากาศ, ผู้บัญชาการกองพลบินที่ 2 กองบัญชาการยุทธทางอากาศ, เจ้ากรมกำลังพลทหารอากาศ, ผู้บัญชาการโรงเรียนนายเรืออากาศ, ผู้ช่วยเสนาธิการทหารอากาศ ฝ่ายกำลังพล, รองเสนาธิการทหารอากาศ, ผู้บัญชาการกองบัญชาการยุทธทางอากาศ, ราชองครักษ์เวรในปี 2531 และราชองครักษ์พิเศษในปี 2546

พล.อ.อ.ชลิต ถือว่าเป็นนายทหารที่มีความรู้ความสามารถสูงในสายงาน "ยุทธการ" โดยผลงานที่สำคัญ คือเป็นหัวหน้าชุดภารกิจรับคนไทยและชาวต่างประเทศกลับจากกัมพูชา ในปี 2540

พล.อ.อ.ชลิต ยังดำรงตำแหน่งเป็นนายกสมาคมมวยปล้ำสมัครเล่นแห่งประเทศไทย (2 สมัย) นายกสมาคมโดดร่มแห่งประเทศไทย นายกสมาคมศิษย์เก่าโรงเรียนโยธินบูรณะ ประธานคณะกรรมการบริหารชุมนุมนักเรียนนายเรืออากาศ ทั้งเคยได้รับรางวัลบุคคลดีเด่นการบิน 2,000 ชั่วโมง (เป็นคนแรกของประเทศไทย) ในปี 2528 ขณะดำรงตำแหน่งเป็น ผบ.ฝูงบิน 231 กองบิน 23 จ.อุดรธานี และประธานมูลนิธิศิษย์เก่าโรงเรียนโยธินบูรณะ (ในปัจจุบัน)

นอกจากนี้ ยังเป็นนักบินที่ทำการทดสอบเครื่องเอฟ 5 ซี ของ ทอ. ซึ่งมีเครื่องเดียวในประเทศไทย และจอดเสียอยู่ในโรงซ่อมมากกว่า 5 ปี จากนั้นก็ขับเครื่องบินเป็นเครื่องสุดท้ายของฝูง 103 ย้ายจากกองบิน 1 จากสนามบินดอนเมืองไปไว้ที่กองบิน 1 จ.นครราชสีมา จึงถือว่าเป็นบุคคลที่ทำการบินเครื่องบินรุ่นเอฟ 5 ซี ที่จอดเสียนานที่สุด โดยไม่กลัวอันตราย จนสามารถนำเครื่องบินกลับมารับใช้ชาติได้อีก กระทั่งเครื่องลำดังกล่าวปลดประจำการในเวลาต่อมา

พล.อ.อ.ชลิต ดำรงตำแหน่งหัวหน้าคณะกรรมการกำกับดูแลการเปิดใช้ท่าอากาศยานสุวรรณภูมิ เมื่อวันที่ 25 กันยายน พ.ศ. 2554 แต่งตั้งโดย พล.อ.สนธิ บุญยรัตกลิน หัวหน้าคณะปฏิรูปการครองประชาธิปไตยอันมีพระมหากษํตริย์เป็นประมุข[1]