พล.อ. ประวิตร วงษ์สุวรรณ เริ่มรับราชการทหาร[11] ดังต่อไปนี้

• พ.ศ. 2512 ผู้บังคับหมวดปืนเล็ก กองพันทหารราบที่ 2 กรมผสมที่ 3
• พ.ศ. 2514 ผู้บังคับหมวดเครื่องยิงหนัก กองร้อยเครื่องยิงหนัก กรมทหารราบที่ 21 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2517 ผู้บังคับกองร้อยอาวุธเบา กองพันทหารราบที่ 2 กรมทหารราบที่ 21 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2519 นายทหารยุทธการและการฝึก กองพันทหารราบที่ 2 กรมทหารราบที่ 21 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2520 ประจำโรงเรียนเสนาธิการทหารบก
• พ.ศ. 2522 นายทหารฝ่ายยุทธการ กรมทหารราบที่ 21 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2523 รองผู้บังคับกองพันทหารราบที่ 1 กรมทหารราบที่ 21 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2524 ผู้บังคับกองพันทหารราบที่ 2 กรมทหารราบที่ 2 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2527 ผู้บังคับกองพันทหารราบที่ 3 กรมทหารราบที่ 12 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2529 รองผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 12 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2532 ผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 12 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2536 รองผู้บัญชาการกองพลทหาราบที่ 2 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2539 ผู้บัญชาการกองพลทหาราบที่ 2 รักษาพระองค์
• พ.ศ. 2540 รองแม่ทัพภาคที่ 1
• พ.ศ. 2541 แม่ทัพน้อยที่ 1
• พ.ศ. 2543 ผู้ทรงคุณวุฒิพิเศษ กองทัพบก
• พ.ศ. 2544 ผู้ช่วยเสนาธิการทหารบก ฝ่ายยุทธการ
• พ.ศ. 2545 แม่ทัพภาคที่ 1
• พ.ศ. 2546 ผู้ช่วยผู้บัญชาการทหารบก
• 1 ตุลาคม พ.ศ. 2547 – 30 กันยายน พ.ศ. 2548 ผู้บัญชาการทหารบก
• 11 ตุลาคม พ.ศ. 2549 - 22 ธันวาคม พ.ศ. 2550 สมาชิก สภานิติบัญญัติแห่งชาติ (ประเทศไทย) พ.ศ. 2549
• 20 ธันวาคม พ.ศ. 2551 – 9 สิงหาคม พ.ศ. 2554 รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม
• 2 เมษายน พ.ศ. 2553 ผู้อำนวยการศูนย์อำนวยการร่วมรักษาความปลอดภัย[12]

ในปี พ.ศ. 2554 ได้รับตำแหน่ง เป็นคณะดำเนินคดีศาลยุติธรรมระหว่างประเทศกรณีประเทศกัมพูชาฟ้องร้องประเทศไทย[13]

ในปี พ.ศ. 2558 เขาเป็นกรรมการในคณะกรรมการต่างๆ ตามประกาศสำนักนายกรัฐมนตรี 12 คณะกรรมการ[14] และเป็นรองประธานคณะกรรมการในคณะกรรมการนโยบายที่ดินแห่งชาติ

ในปี พ.ศ. 2560 เขารับตำแหน่งประธานคณะกรรมการการกีฬาแห่งประเทศไทย