นายสาธิต ปิตุเตชะ ประกอบอาชีพทนายความ โดยเปิดสำนักงานทนายความในจังหวัดระยอง ก่อนเข้าสู่วงการเมืองครั้งแรกโดยลงรับสมัครเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาจังหวัด (ส.จ.) เมื่อปี พ.ศ. 2535 ที่ อำเภอเมือง จังหวัดระยอง ทั้งที่มีฐานคะแนนเสียงส่วนใหญ่ในพื้นที่อำเภอบ้านค่าย ทำให้ไม่ได้รับเลือกตั้ง ต่อมาลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาจังหวัดอีกครั้ง ในปี พ.ศ. 2538 และได้รับเลือกตั้งเป็นอันดับที่ 3 ของจำนวนสมาชิกสภาจังหวัด 9 คน และได้ดำรงตำแหน่งรองประธานสภาจังหวัด โดยมีอายุน้อยที่สุดในสภาจังหวัดขณะนั้น และได้ดำรงตำแหน่งอยู่จนครบวาระ

นายสาธิต ปิตุเตชะ เข้าสู่วงการเมืองระดับประเทศครั้งแรก โดยลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร จังหวัดระยอง เขต 1 ในนามพรรคประชาธิปัตย์ แข่งขันกับสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร 4 สมัย จาก พรรคไทยรักไทย สามารถชนะการเลือกตั้งโดยทิ้งคู่แข่งกว่า 10,000 คะแนน และได้รับรางวัล ส.ส. ที่ไม่เคยขาดประชุม ปี พ.ศ. 2546 จาก นายอุทัย พิมพ์ใจชน ประธานสภาผู้แทนราษฎร ต่อมาได้ดำรงตำแหน่ง รองโฆษกพรรคประชาธิปัตย์ และกรรมการบริหารพรรคประชาธิปัตย์ อีกด้วย

ในการเลือกตั้ง 23 ธันวาคม พ.ศ. 2550 นายสาธิต ลงสมัครรับเลือกตั้ง ส.ส.เขต 1 จังหวัดระยอง ชนะการเลือกตั้งได้คะแนนเป็นอันดับ 1 ของจังหวัด ต่อมาเมื่อวันที่ 8 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2551 นายสาธิต ได้รับเลือกจากที่ประชุมพรรคประชาธิปัตย์ ให้ทำหน้าที่ รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงพาณิชย์เงา[3]

เมื่อวันที่ 15 กรกฎาคม พ.ศ. 2551 พรรคประชาธิปัตย์ได้จัดการประชุมใหญ่วิสามัญประจำปี เพื่อเลือกตั้งคณะกรรมการบริหารพรรคชุดใหม่ตามข้อบังคับพรรค และ นายสาธิต ปิตุเตชะ ได้รับเลือกให้ดำรงตำแหน่ง กรรมการบริหารพรรคประชาธิปัตย์

ต่อมาในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2554 นายสาธิต ได้ลงสมัคร ส.ส.จังหวัดระยอง เขต1 ในสังกัดพรรคประชาธิปัตย์ และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.อีกหนึ่งสมัย

ต่อมาในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2562 ดร.สาธิต ได้ลงสมัคร ส.ส.จังหวัดระยอง เขต1 ในสังกัดพรรคประชาธิปัตย์ และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.อีกหนึ่งสมัย ซึ่งเป็น ส.ส.จังหวัดระยอง สมัยที่ 4