อดีตรับราชการกรมการปกครอง และสำนักข่าวกรองแห่งชาติ ก่อนลาออกมาลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2544 สังกัดพรรคไทยรักไทย ร่วมกับนายพินิจ (บิดา) หลังจากนั้นได้รับการเลือกตั้งต่อกันมาอีก 4 ครั้ง ในปี พ.ศ. 2554 สังกัดพรรคเพื่อไทย เอาชนะนายนิคม เชาว์กิตติโสภณ อดีต ส.ส.พรรคประชาธิปัตย์

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

อิทธิรัตน์ จันทรสุรินทร์ ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรทั้งหมด 5 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2544 จังหวัดลำปาง สังกัดพรรคไทยรักไทย
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2548 จังหวัดลำปาง สังกัดพรรคไทยรักไทย
3. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2550 จังหวัดลำปาง สังกัดพรรคพลังประชาชน (พ.ศ. 2541) → พรรคเพื่อไทย
4. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 จังหวัดลำปาง สังกัดพรรคเพื่อไทย
5. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 จังหวัดลำปาง สังกัดพรรคเพื่อไทย