ชาติชาย ณ เชียงใหม่ เป็นอาจารย์ประจำสังกัดสถาบันบัณฑิตพัฒนบริหารศาสตร์ เคยดำรงตำแหน่งรองอธิการบดีสถาบันบัณฑิตพัฒนบริหารศาสตร์ และเป็นศาสตราจารย์สาขารัฐประศาสนศาสตร์ และเคยได้รับแต่งตั้งเป็นกรรมการชุดสำคัญในส่วนราชการหลายแห่ง อาทิ เป็นกรรมการศูนย์คุณธรรม (องค์การมหาชน) เป็นผู้อำนวยการสถาบันส่งเสริมการบริหารกิจการบ้านเมืองที่ดี (17 มกราคม 2549 - 30 กันยายน 2552)[5][6]

ชาติชาย ณ เชียงใหม่ เป็นนักวิชาการที่มีผลงานวิจัยและบทความวิชาการจำนวนมาก เคยได้รับรางวัลผลงานวิจัยดีเด่นแห่งชาติ ประจำปี 2532 จากสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ[7]

หลังรัฐประหารในประเทศไทย พ.ศ. 2557 เขาได้รับแต่งตั้ง เป็น ที่ปรึกษาผู้ทรงคุณวุฒิของคณะกรรมการเตรียมการยุทธศาสตร์ชาติ ตามคำสั่งนายกรัฐมนตรีที่ 8/2560 [8] กรรมการในคณะกรรมการร่างรัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย (ยกร่าง พ.ศ. 2558) สมาชิกสภาปฏิรูปแห่งชาติ คณะทำงานรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงมหาดไทย[9]