พลเอก สุรเชษฐ์ ชัยวงศ์ ได้เริ่มรับราชการเป็นทหาร จนได้รับการแต่งตั้งให้เป็นผู้บังคับการกองพันทหารราบที่ 2 กรมทหารราบที่ 17 เมื่อพ.ศ. 2536 ต่อมาเมื่อพ.ศ. 2539 ก็ได้เลื่อนขึ้นเป็นเสนาธิการกรมทหารราบที่ 7 และเป็นรองผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 7 เมื่อพ.ศ. 2541 ในพ.ศ. 2545 เป็นผู้อำนวยการกองยุทธการ กองทัพภาคที่ 3 พ.ศ. 2547 เป็นผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 7 พ.ศ. 2549 เป็นรองผู้บัญชาการกองพลทหารราบที่ 4 พ.ศ. 2550 เป็นผู้บัญชาการกองพลทหารราบที่ 4 /ผู้บัญชาการกองกำลังนเรศวร พ.ศ. 2551 เป็นรองแม่ทัพภาคที่ 3 พ.ศ. 2555 เป็นแม่ทัพน้อยที่ 3 พ.ศ. 2555 เป็นผู้ช่วยเสนาธิการทหารบก ฝ่ายกิจการพลเรือน พ.ศ. 2556 เป็นรองเสนาธิการทหารบก และพ.ศ. 2557 ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าคณะนายทหารฝ่ายเสนาธิการประจำผู้บังคับบัญชา

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2557 พลเอก สุรเชษฐ์ได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการ ในรัฐบาลของพลเอกประยุทธ์ จันทร์โอชา[7]ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2559 เขาแต่งตั้ง ดร.รัตนา ศรีเหรัญ[8]ให้ดำรงตำแหน่งผู้ช่วยเลขานุการรัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการ