นพ.สมศักดิ์ ชุณหรัศมิ์ เข้ารับราชการในสังกัดกระทรวงสาธารณสุข เคยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงพยาบาลท่าตูม อำเภอท่าตูม จังหวัดสุรินทร์ ผู้อำนวยการโรงพยาบาลประทาย จังหวัดนครราชสีมา เป็นผู้อำนวยการสำนักนโยบายและแผนสาธารณสุข และเป็นผู้ช่วยปลัดกระทรวงสาธารณสุข ในระหว่างปี พ.ศ. 2543 ถึงปี พ.ศ. 2544 และดำรงตำแหน่งนักวิชาการสาธารณสุข ระดับ 10 ชช. ด้านอนามัยสิ่งแวดล้อม[1]

ในปี พ.ศ. 2535 - 2541 ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยระบบสาธารณสุข[2] กระทรวงสาธารณสุข

ในปี พ.ศ. 2543 เขาได้รับตำแหน่งเลขาธิการมูลนิธิสาธารณสุขแห่งชาติ และในปี พ.ศ. 2550 เป็นเลขาธิการมูลนิธิสถาบันวิจัยและพัฒนาผู้สูงอายุ

ในปี พ.ศ. 2557 เขาได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงสาธารณสุข ในรัฐบาลของพลเอกประยุทธ์ จันทร์โอชา[3]