นายพิทักษ์ อินทรวิทยนันท์ เริ่มทำงานโดยเป็นผู้จัดการฝ่ายการตลาดและฝ่ายขาย ของบริษัท Hayashi International, Inc. เมือง Seattle รัฐ Washingtonในประเทศสหรัฐอเมริกา กระทั่งปี พ.ศ. 2516 จึงกลับมาเป็นผู้จัดการฝ่ายนโยบายและวางแผน บริษัท โอสถสภา (เต็กเฮงหยู) จำกัด และก่อตั้งบริษัท อินเตอร์มาร์ท จำกัด ประกอบธุรกิจด้านการส่งออกหัตถกรรมไทยไปต่างประเทศ

ด้านการเมือง เคยเป็นที่ปรึกษานายกรัฐมนตรี (พลเอกชาติชาย ชุณหะวัณ) และเคยเป็นสมาชิกวุฒิสภา ในปี พ.ศ. 2532 ต่อมาได้เข้าร่วมงานกับพรรคชาติพัฒนา โดยได้รับตำแหน่งรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงการต่างประเทศ ในปี พ.ศ. 2539[2] เป็นรองหัวหน้าพรรคชาติพัฒนา ในปี พ.ศ. 2540 และเป็นรัฐมนตรีประจำสำนักนายกรัฐมนตรี[3] ในปี พ.ศ. 2541 ต่อมาได้ถูกปรับออกจากตำแหน่งรัฐมนตรี จึงย้ายออกจากพรรคชาติพัฒนา ไปเป็นที่ปรึกษากลุ่มวังน้ำเย็นของนายเสนาะ เทียนทอง และเป็นรองหัวหน้าพรรคไทยรักไทย ในปี พ.ศ. 2543

ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2544 นายพิทักษ์ อินทรวิทยนันท์ ได้ลงสมัคร ส.ส. ในแบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 8 ของพรรคไทยรักไทย[4] และได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร[5] และได้รับตำแหน่งรองนายกรัฐมนตรี ในรัฐบาล พ.ต.ท.ทักษิณ ชินวัตร