อำพล เสนาณรงค์ เคยรับราชการในสังกัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ จนได้รับแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งอธิบดีกรมวิชาการเกษตร[3] เมื่อปี พ.ศ. 2534 ในปีต่อมาได้รับแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ในรัฐบาลของนายอานันท์ ปันยารชุน[4] จากนั้นในปี พ.ศ. 2537 ได้รับพระกรุณาโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งเป็นองคมนตรี

อำพล เสนาณรงค์ ได้รับแต่งตั้งเป็นนายกสภามหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2539 เป็นต้นมา อีกทั้งยังได้รับแต่งตั้งเป็นประธานกรรมการบริหารสภาวิจัยแห่งชาติ และร่วมเป็นกรรมการในศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติอีกด้วย