นายแพทย์วัลลภ ไทยเหนือ เริ่มรับราชการในสังกัดกระทรวงสาธารณสุข จนได้รับตำแหน่งอธิบดีกรมอนามัย ในระหว่างปี พ.ศ. 2542 - พ.ศ. 2544 อธิบดีกรมควบคุมโรคติดต่อ ในปี พ.ศ. 2544 - พ.ศ. 2545 และตำแหน่งสุดท้ายคือ ปลัดกระทรวงสาธารณสุข ก่อจะถูกสุดารัตน์ เกยุราพันธุ์ ปลดจากตำแหน่ง ซึ่งนายแพทย์วัลลภ ไทยเหนือ ได้แถลงโต้เหตุโดนปลดว่าเป็นเพราะขวางการประมูลคอมพิวเตอร์มูลค่า 900 ล้าน[1]

ต่อมาได้เข้าทำงานการเมืองกับพรรคประชาธิปัตย์ โดยลงสมัครรับเลือกตั้งในปี พ.ศ. 2548 แบบบัญชีรายชื่อ ต่อมาในการจัดตั้งรัฐบาลหลังการรัฐประหาร พ.ศ. 2549 จึงได้รับตำแหน่งรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงสาธารณสุข[2] และลาออกจากตำแหน่ง เมื่อวันที่ 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2550 เพื่อลงสมัครรับเลือกตั้ง ส.ส.[3]

ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2550 นายแพทย์วัลลภ ไทยเหนือ ได้ย้ายมาลงสมัครในแบบสัดส่วน กลุ่ม 4 สังกัดพรรคเพื่อแผ่นดิน ในปี พ.ศ. 2553 ได้หันมาร่วมกิจกรรมอย่างไม่เป็นทางการกับพรรคภูมิใจไทย[4] ต่อมาหลังการยุบสภาในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2554 ได้ลาออกจากพรรคเพื่อแผ่นดิน และประกาศวางมือทางการเมือง[5]