รองศาสตราจารย์ วิมลศิริ ชำนาญเวช รับราชการเป็นอาจารย์ประจำคณะนิติศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และเป็นนักกฎหมายที่มีบทบาทในวงการกฎหมายไทย จนได้รับการแต่งตั้งให้เป็นที่ปรึกษาสมาคมบัณฑิตสตรีทางกฎหมายแห่งประเทศไทยในพระบรมราชินูปถัมภ์ ในปี พ.ศ. 2548 - 2550[2] และเป็นนักกฎหมายที่มีบทบาทในการร่วมเป็นคณะกรรมาธิการร่างกฎหมายต่างๆ เกี่ยวกับเด็กและสตรีของไทย[3]

รองศาสตราจารย์ วิมลศิริ ได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีว่าการทบวงมหาวิทยาลัยของรัฐ ในรัฐบาลของนายธานินทร์ กรัยวิเชียร (ครม.39)[4] และเป็นหนึ่งในสองสตรีที่ได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีครั้งแรกในประเทศไทย ดำรงตำแหน่งในระหว่างปี พ.ศ. 2519 ถึงปี พ.ศ. 2520

ภายหลังเกษียณอายุราชการในปี พ.ศ. 2533 รองศาสตราจารย์ วิมลศิริ ชำนาญเวช ได้ดำรงตำแหน่งคณบดีคณะนิติศาสตร์ มหาวิทยาลัยเซนต์จอห์น[5] และยังเป็นอาจารย์พิเศษคณะนิติศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย รวมทั้งเป็นอาจารย์พิเศษสำนักวิชานิติศาสตร์ มหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวง จนถึงปีการศึกษา 2553