นายสุรเทิน บุนนาค เข้ารับราชการในแผนกบำรุงพันธุ์ข้าวท้องถิ่น กองข้าว กรมเกษตรและการประมง กระทรวงเกษตร เมื่อวันที่ 15 กันยายน พ.ศ. 2482 จากนั้นได้ลาไปศึกษาต่อที่ประเทศฟิลิปปินส์ ในปี พ.ศ. 2483 หลังจากสำเร้จการศึกษาจึงกลับเข้ารับราชการที่แผนกปราบศัตรูพืช กองพืชพันธุ์ กรมเกษตร กระทรวงเกษตร ในปี พ.ศ. 2486 และลาไปศึกษาต่ออีกครั้งในปี พ.ศ. 2489 ที่มหาวิทยาลัยฟิลิปปินส์ ประเทศฟิลิปปินส์ และย้ายไปศึกษาต่อที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน สหรัฐอเมริกาในปีเดียวกัน

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2492 ได้กลับเข้ารับราชการประจำกองการทดลองค้นคว้า กรมเกษตร กระทรวงเกษตร จากนั้นอีกหนึ่งเดือนต่อมา จึงลาออกจากราชการเพื่อเข้าทำงานกับองค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติ

นายสุรเทิน บุนนาค มีส่วนร่วมในการทำงานการกุศลสาธารณประโยชน์ต่างๆ และมีตำแหน่งในองค์การ สมาคม และมูลนิธิต่าง ๆ อาทิ เป็นประธานประชาสัมพันธ์ของไลออนส์สากลภาค 310 (ไทย - เวียดนาม) ปี พ.ศ. 2509 - 2511 เป็นอดีตนายกสโมสรไลออนส์กรุงเทพฯ ในพระบรมราชูปถัมภ์ ปี 2503-2505 เป็นที่ปรึกษาของคณะกรรมการชุมนุมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทย สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ ตั้งแต่ปี 2509-2512

เป็นที่ปรึกษาของคณะกรรมการอำนวยการสมาคมต่อต้านยาเสพติดให้โทษแห่งประเทศไทย และเป็นกรรมการกลางของสมาคมฯ เป็นกรรมการและเลขานุการสาขาเกษตรศาสตร์ ของมุลนิธิอานันทมหิดล ในพระบรมราชูปถัมภ์ และเป็นกรรมการกลางของมูลนิธิช่วยนักเรียนที่ขาดแคลน ในพระบรมราชูปถัมภ์

หน้าที่พิเศษ

นายสุรเทิน บุนนาค เป็นผู้ทำงานใกล้ชิดเบื้องพระยุคลบาท พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ ตั้งแต่ทั้งสองพระองค์เสด็จกลับจากต่างประเทศ และทรงเข้าพระราชพิธีราชาภิเษกสมรสแล้วเป็นต้นมา โดยเฉพาะงานด้านการเกษตร และองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (F.A.O)

ในด้านเกี่ยวกับการศึกษา ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งนายสุรเทิน บุนนาค เป็นกรรมการและเลขานุการ สาขาเกษตร ของมูลนิธิอานันทมหิดล นายสุรเทิน ได้ปฏิบัติหน้าที่ด้วยความเรียบร้อย ทำการติดต่อช่วยเหลือนักเรียนทุนเกษตรทุกคนอย่างใกล้ชิด เอาใจใส่ในความเป็นอยู่ของนักเรียนตลอดเวลาที่อยู่ในต่างประเทศ จนกระทั่งสำเร็จกลับมา[2]