10/1996 - 10/2001:

Giảng viên khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

11/2001 - 12/2006:

Nghiên cứu sinh Tiến sĩ, trường Đại học Trento, Italy; Nghiên cứu sau Tiến sĩ, trường Đại học Leuven, Vương quốc Bỉ (từ 2/2005).

01/2007 - 10/2017:

Giảng viên, khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh; Trưởng phòng Thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo – AILab (từ 9/2009), trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

Giám đốc Trung tâm Đào tạo Quốc tế ITEC (từ 5/2007).

Phó Hiệu trưởng trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh;

10/2017 - 5/2020:

Bí thư Đảng ủy nhiệm kỳ 2020-2025 (từ 8/2020), Phó Giám đốc Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Phó Giám đốc Thường trực Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (từ 10/2018). Bí thư Đảng ủy Cơ quan Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (từ 5/2018). Phó Bí thư Đảng ủy Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (từ 5/2020).

Trưởng phòng Thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo (AILab), Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

Viện trưởng Viện Đào tạo quốc tế, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (kiêm nhiệm từ 1/2018).

8/2020 - 01/2021:

Phó Giám đốc thường trực Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh; Bí thư Đảng ủy Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. Trưởng phòng Thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo (AILab), Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

01/2021 - 9/2025:

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII; Đại biểu Quốc hội khóa XV (từ 7/2021), Ủy viên Ủy ban Văn hóa, Giáo dục của Quốc hội (đến 2/2025). Ủy viên là đại biểu Quốc hội hoạt động kiêm nhiệm của Ủy ban Văn hóa và Xã hội của Quốc hội khóa XV (từ 2/2025).

Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ Thành phố (từ 6/2022); Thành viên Ban Chỉ đạo về xây dựng đô thị sáng tạo tương tác cao phía Đông Thành phố Hồ Chí Minh (từ 2/2021).

Bí thư Đảng ủy Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh; Giám đốc Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh; Chủ tịch Hội đồng Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (từ 4/2022).

Hiệu trưởng lâm thời trường Đại học Khoa học Sức khỏe, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (từ 7/2024 - 5/2025).

Trưởng phòng Thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo (AILab), Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

9/2025 – 01/2026:

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII; Phó Bí thư Thường trực Đảng ủy, Thứ trưởng Thường trực Bộ Khoa học và Công nghệ; Đại biểu Quốc hội khóa XV, Ủy viên là đại biểu Quốc hội hoạt động kiêm nhiệm của Ủy ban Văn hóa và Xã hội của Quốc hội khóa XV

01/2026 - 4/2026:

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIV, Phó Bí thư Thường trực Đảng ủy, Thứ trưởng Thường trực Bộ Khoa học và Công nghệ; Ủy viên là đại biểu Quốc hội hoạt động kiêm nhiệm của Ủy ban Văn hóa và Xã hội của Quốc hội khóa XV, Đại biểu Quốc hội khóa: XV, XVI (từ 3/2026).

4/2026:

Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIV, Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ, Đại biểu Quốc hội khóa XVI.