ธวัช วิชัยดิษฐ เริ่มรับราชการที่คณะรัฐประศาสนศาสตร์ สถาบันบัณฑิตพัฒนบริหารศาสตร์ ต่อจากนั้นจึงได้รับตำแหน่งทางวิชาการเป็นรองศาสตราจารย์ และเป็นคณบดีคณะรัฐประศาสนศาสตร์ ในปี พ.ศ. 2519 ถึง พ.ศ. 2521 ต่อมาในปี พ.ศ. 2528 จึงได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่ง ผู้ว่าการการประปาส่วนภูมิภาค

ในวงการการเมือง ดร.ธวัช เคยดำรงตำแหน่งรองเลขาธิการพรรคพลังใหม่ ต่อมาได้เข้ามารับตำแหน่งเป็นสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2534 และเป็นเลขาธิการนายกรัฐมนตรี (ชวน หลีกภัย) ในปี พ.ศ. 2535[3] ถึง พ.ศ. 2538[4] และเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดสุราษฎร์ธานีอีกด้วย