เกษม สุวรรณกุล เข้ารับราชการเป็นอาจารย์ที่คณะรัฐศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมื่อปี พ.ศ. 2495 จากการชักชวนของศาสตราจารย์ เกษม อุทยานิน คณบดีคณะรัฐศาสตร์ในขณะนั้น หลังจากเป็นอาจารย์ได้เพียงปีเศษ สามารถสอบชิงทุนฟูลไบรท์ ไปศึกษาต่อวิชารัฐประศาสนศาสตร์ ณ มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา เมื่อจบการศึกษาในระดับปริญญาโทกลับมาสอนหนังสือได้อีก 1 ปี ได้รับการคัดเลือกให้เข้ารับทุนของรัฐบาลสหรัฐอเมริกา เพื่อศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเดียวกัน ภายหลังได้รับปริญญาเอกทางการบริหารและการปกครอง จึงกลับมาปฏิบัติหน้าที่ที่คณะรัฐศาสตร์อีกครั้ง ในขณะเดียวกันได้รับมอบหมายให้ดำรงตำแหน่งผู้ช่วยเลขานุการนักบริหารสำนักงานเลขาธิการ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ในปี พ.ศ. 2513 เขาได้รับเลือกให้ดำรงตำแหน่งคณบดีคณะรัฐศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย จนถึงปี พ.ศ. 2517 ต่อมาในปี พ.ศ. 2520 ได้รับการเสนอชื่อให้ดำรงตำแหน่งอธิการบดีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และได้ดำรงตำแหน่งอีก 4 สมัย จนถึงปี พ.ศ. 2531 รวมระยะเวลาที่เป็นอธิการบดีทั้งสิ้น 11 ปี 7 เดือน ซึ่งในขณะที่ดำรงตำแหน่งอธิการบดีได้มีผลงานสำคัญ อาทิ การผลักดันให้มีการตราพระราชบัญญัติจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พ.ศ. 2522 ขึ้นแทนพระราชบัญญัติฉบับเดิมซึ่งใช้มากว่า 30 ปีแล้ว การก่อตั้งศูนย์เครื่องมือวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เมื่อปี พ.ศ. 2522 การก่อตั้งสถาบันบัณฑิตบริหารธุรกิจศศินทร์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมื่อปี พ.ศ. 2524 การจัดตั้งคณะศิลปกรรมศาสตร์ ในปี พ.ศ. 2526 และการจัดตั้งศูนย์ส่งเสริมวัฒนาธรรมแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมื่อปี พ.ศ. 2538 เป็นต้น

เกษม สุวรรณกุล ได้รับแต่งตั้งให้ปฏิบัติหน้าที่สำคัญ อาทิ เป็นสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2516[2] เป็นรัฐมนตรีว่าการทบวงมหาวิทยาลัย 6 สมัย[3] [4][5][6][7] แต่มีครั้งหนึ่งยังมิได้เริ่มปฏิบัติงาน เนื่องจากไม่ได้รับความไว้วางใจจากสภาในการแถลงนโยบาย คือในรัฐบาลหม่อมราชวงศ์เสนีย์ ปราโมช (ครม.35)[8] เขาเป็นรองนายกรัฐมนตรี เมื่อปี พ.ศ. 2535 ในสมัยรัฐบาลนายอานันท์ ปันยารชุน[9] เป็นเลขาธิการสภากาชาดไทย (พ.ศ. 2532-2534) เป็นประธานกรรมการบริษัทการบินไทย จำกัด (มหาชน) เป็นวุฒิสมาชิก (พ.ศ. 2526-2531) นายกสภามหาวิทยาลัยอีกหลายแห่ง และยังเป็นกรรมการในคณะกรรมการในคณะกรรมการชุดต่างๆ อีกเป็นจำนวนมาก

แม้จะเกษียณอายุราชการแล้ว ศ.ดร.เกษม สุวรรณกุล ยังมีบทบาทสำคัญในหลายตำแหน่ง เช่น เป็นวุฒิสมาชิก[10] ดำรงตำแหน่งนายกสภามหาวิทยาลัยต่าง ๆ 8 มหาวิทยาลัย รวมทั้งเป็นประธานกรรมการ กรรมการและที่ปรึกษาให้แก่หน่วยงานของรัฐ รัฐวิสาหกิจ และองค์กรภาคเอกชนอีกหลายแห่ง อาทิ ประธานกรรมการกฤษฎีกา (คณะที่ 8) (กฎหมายการศึกษา) โดยได้รับโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งเป็นกรรมการกฤษฎีกา ตั้งแต่ พ.ศ. 2528 ถึงปัจจุบัน ประธาน อ.ก.พ.พัฒนาข้าราชการ กรรมการคณะกรรมการการศึกษาแห่งชาติ ประธานกรรมการโครงการคนไทยตัวอย่างของมูลนิธิธารน้ำใจ ประธานคณะกรรมการมูลนิธิ ดร.วิศิษฐ์ ประจวบเหมาะ เป็นต้น

ดำรงตำแหน่งนายกสภามหาวิทยาลัยศิลปากร คนที่ 9 ระหว่าง 29 มกราคม พ.ศ. 2544 - 28 มิถุนายน พ.ศ. 2545[11]