พรศักดิ์ เจริญประเสริฐ ประกอบธุรกิจโรงสีข้าวในจังหวัดศรีสะเกษ ต่อมาได้เข้ามาทำงานการเมืองท้องถิ่น โดยเป็นสมาชิกสภาองค์การบริหารส่วนจังหวัดศรีสะเกษ (ส.อบจ.) ในปี พ.ศ. 2538 ต่อมาในการเลือกตั้งปี พ.ศ. 2539 ได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร จังหวัดศรีสะเกษ สังกัดพรรคชาติพัฒนา ต่อจากนั้นได้ย้ายมาสังกัดพรรคไทยรักไทย พรรคพลังประชาชน และในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2554 ได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคเพื่อไทย

ในการจัดตั้งรัฐบาลนำโดยนางสาวยิ่งลักษณ์ ชินวัตร และพรรคเพื่อไทย นายพรศักดิ์ เจริญประเสริฐ ได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงเกษตรและสหกรณ์[3][4] และถูกปรับออกจากตำแหน่งในเดือนมกราคม พ.ศ. 2555[5]

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2557 เขาได้สมัครรับเลือกตั้งในระบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคเพื่อไทย ลำดับที่ 36[6]

ต่อมาในวันที่ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2562 ได้ยื่นใบลาออกจากสมาชิกพรรคเพื่อไทย และต่อมาในวันที่ 31 กรกฎาคม พ.ศ. 2562 ได้เข้าสมัครเป็นสมาชิกพรรคพลังประชารัฐ[7]