- 20 ธันวาคม พ.ศ. 2522 พระองค์ทรงเริ่มฝึกบินเฮลิคอปเตอร์แบบ UH-1H และเฮลิคอปเตอร์แบบ UH-1N และหลักสูตรเฮลิคอปเตอร์โจมตีติดอาวุธ (Gunship) ของกองทัพบก
- 4 พฤษภาคม พ.ศ. 2537 ทรงปฏิบัติหน้าที่ครูการบินเครื่องบินขับไล่แบบเอฟ-5 อี/เอฟ
- พ.ศ. 2552 ทรงปฏิบัติหน้าที่นักบินที่ 1 เครื่องบินโบอิ้ง 737–400 ในเที่ยวบินสายใยรักแห่งครอบครัว ช่วยเหลือผู้ประสบอุทกภัย และจัดหาอุปกรณ์ด้านการแพทย์ สำหรับโรงพยาบาลใน 3 จังหวัดชายแดนภาคใต้, (เที่ยวบินที่ ทีจี 8870 (กรุงเทพมหานครถึงจังหวัดเชียงใหม่) และเที่ยวบินที่ ทีจี 8871 (จังหวัดเชียงใหม่ถึงกรุงเทพมหานคร)
- ทรงเข้าประจำการ ณ กองปฏิบัติการทางอากาศพิเศษ เมืองเพิร์ท รัฐออสเตรเลียตะวันตก ประเทศออสเตรเลีย

- ทรงเข้าร่วมปฏิบัติการรบในการต่อต้านการก่อการร้าย บริเวณภาคเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ รวมทั้งการคุ้มกันพื้นที่บริเวณ รอบค่ายผู้อพยพชาวกัมพูชา ณ เขาล้าน จังหวัดตราด
- 9 ธันวาคม พ.ศ. 2518 ทรงเข้ารับราชการเป็นนายทหารประจำกรมข่าวทหารบกกระทรวงกลาโหม
- 6 ตุลาคม พ.ศ. 2521 ทรงดำรงตำแหน่งรองผู้บังคับกองพันทหารมหาดเล็กรักษาพระองค์ กรมทหาร  ราบที่ 1 มหาดเล็กรักษาพระองค์
- 28 พฤศจิกายน พ.ศ. 2523 ทรงดำรงตำแหน่งผู้บังคับกองพัน ทหารมหาดเล็กรักษาพระองค์ กรมทหารราบที่ 1 มหาดเล็กรักษาพระองค์
- 13 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2527 ทรงดำรงตำแหน่ง ผู้บังคับการ กรมทหารมหาดเล็กรักษาพระองค์
- 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2531 ทรงดำรงตำแหน่งผู้บัญชาการหน่วยบัญชาการ ทหารมหาดเล็กรักษาพระองค์
- 9 มกราคม พ.ศ. 2535 - ปัจจุบัน ทรงดำรงตำแหน่งผู้บัญชาการหน่วยบัญชาการถวายความปลอดภัย สำนักผู้บัญชาการทหารสูงสุดปัจจุบันคือ หน่วยบัญชาการถวายความปลอดภัยรักษาพระองค์ เป็นส่วนราชการในพระองค์

พระองค์พระราชทานพระราชานุญาตให้ใช้อาคารของกรมทหารมหาดเล็กราชวัลลภรักษาพระองค์ เป็นที่ตั้งของโรงเรียนอนุบาลชื่อว่า โรงเรียนอนุบาลทหารมหาดเล็กราชวัลลภ โดยในระยะแรกได้จัดการเรียนการสอนเฉพาะชั้นอนุบาลต่อมาโรงเรียนได้ย้ายไปที่จังหวัดนนทบุรีและได้รับพระราชทานชื่อใหม่ว่า โรงเรียนอนุราชประสิทธิ์ นอกจากนี้ยังพระราชทานพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์สมทบเป็นค่าก่อสร้างโรงเรียนมัธยมศึกษาที่ตั้งอยู่ในชนบทห่างไกล กระทรวงศึกษาธิการน้อมเกล้าฯ ถวายโรงเรียนในระดับมัธยมศึกษาจำนวน 15 โรงเรียน เป็นโรงเรียนในพระราชูปถัมภ์ ได้แก่

1. โรงเรียนมัธยมพัชรกิติยาภา 1 จังหวัดนครพนม

2. โรงเรียนมัธยมพัชรกิติยาภา 2 จังหวัดกำแพงเพชร

3. โรงเรียนมัธยมพัชรกิติยาภา 3 จังหวัดสุราษฎร์ธานี

4. โรงเรียนมัธยมสิริวัณวรี 1 จังหวัดอุดรธานี

5. โรงเรียนมัธยมสิริวัณวรี 2 จังหวัดสงขลา

6. โรงเรียนมัธยมสิริวัณวรี 3 จังหวัดฉะเชิงเทรา

7. โรงเรียนทีปังกรวิทยาพัฒน์ (วัดน้อยใน) ในพระราชูปถัมภ์ฯ กรุงเทพมหานคร

8. โรงเรียนทีปังกรวิทยาพัฒน์ (วัดโบสถ์) ในพระราชูปถัมภ์ฯ กรุงเทพมหานคร

9. โรงเรียนทีปังกรวิทยาพัฒน์ (วัดประดู่) ในพระราชูปถัมภ์ฯ จังหวัดสมุทรสงคราม

10. โรงเรียนทีปังกรวิทยาพัฒน์ (ทวีวัฒนา) ในพระราชูปถัมภ์ฯ กรุงเทพมหานคร

11. โรงเรียนทีปังกรวิทยาพัฒน์ (มัธยมวัดหัตถสารเกษตร) ในพระราชูปถัมภ์ฯ จังหวัดปทุมธานี

12. โรงเรียนทีปังกรวิทยาพัฒน์ (วัดสุนทรสถิต) ในพระราชูปถัมภ์ฯ จังหวัดสมุทรสาคร

13. โรงเรียนมกุฎเมืองราชวิทยาลัย จังหวัดระยอง

14. โรงเรียนอนุราชประสิทธิ์ จังหวัดนนทบุรี

15. โรงเรียนราชปิโยรสายุพราชานุสรณ์ จังหวัดน่าน

          พระองค์ทรงให้นำพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์และเงินบริจาคโดยเสด็จพระราชกุศล มาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดตามพระราชปณิธานที่มุ่งสร้างความรู้ สร้างโอกาสแก่เยาวชนไทยที่มีฐานะยากจนลำบาก แต่ประพฤติดี มีความสามารถในการศึกษา ให้ได้รับโอกาสทางการศึกษาที่มั่นคง โดยปี 2559 เป็นปีนักเรียนทุนรุ่นแรกสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี โดยนักเรียนทุนพระราชทานต่างน้อมนำ ยึดมั่น ปฏิบัติตนตามแนวพระราชดำรัสที่ทรงพระราชทานว่า “เรียนดี ความรู้ดี การงานดี ชีวิตสดใส ทำประโยชน์ให้กับ ประเทศชาติ” มาเป็นแนวทางในการดำรงตนด้วย โดยเป็นทุนตั้งแต่ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายถึงระดับปริญญาตรี ต่อมาใน พ.ศ. 2553 มีพระราชดำริให้จัดตั้งมูลนิธิทุนการศึกษาพระราชทานสมเด็จพระบรมโอรสาธิราชฯ สยามมกุฎราชกุมาร (ม.ท.ศ.) เมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2553 โดยพระองค์ทรงให้นำโครงการทุนการศึกษาฯ มาดำเนินการภายใต้ ม.ท.ศ. โดยสนับสนุนทุนการศึกษาแก่ผู้ศึกษาชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 จนถึงปริญญาตรีหรือเทียบเท่า ทั้งนี้เป็นทุนให้เปล่าและเมื่อจบการศึกษาจะได้รับโอกาสให้สมัครเป็นข้าราชบริพารในพระองค์ ฯ

พระบาทสมเด็จพระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระกรุณาโปรดฯ ให้สร้างโรงพยาบาลสมเด็จพระยุพราชขึ้นเพื่อให้การรักษาพยาบาลผู้เจ็บป่วยในถิ่นทุรกันดาร พระองค์ทรงเป็นองค์นายกกิตติมศักดิ์ของมูลนิธิโรงพยาบาลสมเด็จพระยุพราช พระองค์มีพระราชปณิธานให้เอาใจใส่รักษาพยาบาลพสกนิกรของพระองค์ให้ปลอดภัยจากความเจ็บไข้โดยทั่วหน้าเสมอกัน

- เมื่อวันที่ 11 สิงหาคม พ.ศ. 2560 สมเด็จพระเจ้าอยู่หัว พระราชทานเงินจำนวน 100 ล้านบาท ซึ่งเป็นรายได้จากการจำหน่ายสมุดไดอารี่ภาพการ์ตูนฝีพระหัตถ์ เพื่อสมทบทุนสร้างอาคารนวมินทรบพิตร 84 พรรษา โรงพยาบาลศิริราช คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล

- เมื่อวันที่ 7 พฤษภาคม พ.ศ. 2562 พระบาทสมเด็จพระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัวพระราชทานเงินจำนวน 2,407 ล้านบาท สำหรับจัดซื้อเครื่องมือครุภัณฑ์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ แก่โรงพยาบาล วิทยาลัยแพทย์และพยาบาล และสถานพยาบาลต่าง ๆ ทั่วประเทศ โดยเป็นเงินที่ประชาชนได้ทูลเกล้าฯ ถวายในการร่วมบำเพ็ญพระราชกุศลเนื่องในงานพระราชพิธีถวายพระเพลิงพระบรมศพ รัชกาลที่ 9 และเงินรายได้จากการจัดงานอุ่นไอรัก คลายความหนาว “สายน้ำแห่งรัตนโกสินทร์

- พระบาทสมเด็จพระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อม ให้แต่งตั้ง คณะกรรมการโครงการราชทัณฑ์ปันสุข ทำความดี ด้วยหัวใจ อันเนื่องมาจากมีพระราชดำริที่จะพระราชทานความช่วยเหลือโรงพยาบาลราชทัณฑ์ ในเรื่องการจัดหาอุปกรณ์ และเครื่องมือทางการแพทย์ตลอดจนการให้จิตอาสา พระราชทาน ๙๐๔ วปร. ได้เข้าไปมีบทบาทในการช่วยเหลือ ทั้งทางด้าน การแพทย์ การพยาบาล การอบรมให้ความรู้ในเรื่องต่าง ๆ เช่น การปฐม พยาบาลเบื้องต้นวันที่ 13 พฤษภาคม 2563 เวลา 13.30 น. พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินี ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทาน “ห้องตรวจหาเชื้อ (Modular Swab Unit)” ซึ่งเป็นหนึ่งใน “โครงการเครื่องช่วยหายใจและเครื่องมือแพทย์พระราชทาน” เพื่อรับสถานการณ์การระบาดของเชื้อโควิด-19 โดยได้พระราชทานพระราชทรัพย์ให้เอสซีจีดำเนินการก่อสร้างให้โรงพยาบาลต่าง ๆ 20 แห่งทั่วประเทศ