นายเกษม สนิทวงศ์ ณ อยุธยา เริ่มต้นรับราชการในตำแหน่ง วิทยากรโท ประจำหน่วยวางแผนกำลังคน สำนักงานสภาพัฒนาการเศรษฐกิจแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2506 ต่อมาได้ดำรงตำแหน่งเลขาธิการคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2520 ตำแหน่งรองปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม ปี พ.ศ. 2528 ตำแหน่งอธิบดีกรมวิทยาศาสตร์บริการ และปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อมเป็นตำแหน่งสุดท้าย

นายเกษม ได้รับแต่งตั้งเป็นสมาชิกวุฒิสภา ในปี พ.ศ. 2539[2] ต่อมาในการจัดตั้งรัฐบาลชั่วคราวหลังการรัฐประหาร ของพลเอกสุรยุทธ์ จุลานนท์ ได้มีการแต่งตั้งให้นายเกษม สนิทวงศ์ ณ อยุธยา ดำรงตำแหน่ง รัฐมนตรีว่าการกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม [3]