Tahun 1987, Dino mulai bergabung dengan Kementerian Luar Negeri. Pada 1999, Ia menjadi juru bicara pemerintah Indonesia saat referendum PBB di Timor Leste. Lalu, pada 2002, menjadi Direktur Urusan Amerika Utara di Kemenlu.
Tapi sepanjang karirnya sebagai diplomat, Dino dikenal sebagai orang dekat Presiden Susilo Bambang Yudhoyono alias SBY. Sejak 2004, Dino menjadi juru bicara, penasehat kebijakan luar negeri, hingga penulis pidato untuk SBY.
Masih di zaman SBY, Dino pun ditunjuk menjadi Duta Besar Indonesia untuk Amerika Serikat dari tahun 2010 sampai 2013. Tahun 2014, Dino sempat mencoba peruntungan dengan ikut konvensi calon presiden dari Partai Demokrat. Tapi, yang saat itu menang konvensi adalah bos media dan mantan Menteri BUMN, Dahlan Iskan.
Hingga pada Juni 2014, Dino ditunjuk menjadi menjadi Wakil Menteri Luar Negeri. Jabatan itu hanya Ia emban selama tiga bulan saja sampai Oktober 2014. Pertengahan 2015, Ia pensiun dari pengabdian di pemerintahan.
Lepas dari pemerintahan, Dino Patti Djalal mendirikan organisasi bernama Foreign Policy Community of Indonesia (FPCI) pada 2015. Ia juga menjabat sebagai anggota komite eksekutif Paris Peace Forum. Hingga pada 2018, Ia juga menjadi Ketua Asosiasi Dosen Indonesia (ADI).
Baca: Sandiaga Tunjuk Dino Patti Djalal Jadi Penasihat, Digaji dengan Dendeng Balado
