ดร.อาทิตย์ อุไรรัตน์ เริ่มรับราชการเป็นปลัดอำเภอเมืองนครนายก จังหวัดนครนายก ต่อมาได้โอนไปสังกัดสำนักงานคณะกรรมการข้าราชการพลเรือน ดำรงตำแหน่งเป็นหัวหน้ากองวิชาการ และย้ายไปรับตำแหน่งหัวหน้ากองบริหารทั่วไป การทางพิเศษแห่งประเทศไทย และเป็นรองเลขาธิการคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ

ต่อมาจึงได้เข้ามารับหน้าที่ที่ปรึกษาระเบียบบริหารของนายกรัฐมนตรี (พล.อ.เกรียงศักดิ์ ชมะนันท์) เป็นประธานคณะอนุกรรมการปรับปรุงระเบียบข้าราชการการพลเรือน เป็นกรรมการการประปานครหลวง ในปี พ.ศ. 2526 เป็นประธานอนุกรรมการพิจารณาปรับปรุงกิจการ การประปานครหลวง และเป็นผู้ว่าการการประปานครหลวง ในปี พ.ศ. 2527