พันธุ์ศักดิ์ เกตุวัตถา เป็นนักการเมืองท้องถิ่น ได้รับเลือกตั้งเป็นกรรมการสุขาภิบาลบางพระ และเป็นนายกเทศมนตรีตำบลบางพระ จังหวัดชลบุรี ต่อมาได้รับตำแหน่งเลขานุการนายกองค์การบริหารส่วนจังหวัดชลบุรี และเป็นผู้ฝึกสอนทีมฟุตบอล สโมสรฟุตบอลพัทยา ยูไนเต็ด

ต่อมาเขาได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดชลบุรี ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 สังกัดพรรคพลังชล ต่อมาในปี พ.ศ. 2556 เขาได้รับแต่งตั้งเป็นเลขาธิการพรรคพลังชล ในชุดที่มีนายสนธยา คุณปลื้ม เป็นหัวหน้าพรรค[1]ปัจจุบันดำรงตำแหน่งรองนายกองค์การบริหารส่วนจังหวัดชลบุรี

ในปี พ.ศ. 2561 เขาพร้อมกับสมาชิกของพรรคพลังชลจำนวนหนึ่ง ย้ายไปสังกัดพรรคพลังประชารัฐ และเขาลงสมัครรับเลือกตั้งในพื้นที่จังหวัดชลบุรีในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง[2]