وبعد عودته من الولايات المتحدة الأمريكية عمل بمعهد بحوث الهيدروليكا التابع للمركز القومي لبحوث المياه، ثم مديرا للمكتب الفني لرئيس المركز قبل أن يصبح مدير وحدة البحوث الإستراتيجية بنفس المركز.

خلال الفترة من 2002 وحتى 2008 تولى منصب مدير معهد بحوث الموارد المائية – المركز القومي لبحوث المياه.

خلال الفترة من 2008 حتى 2011 تولى منصب رئيس قطاع التخطيط بوزارة الموارد المائية والري حيث قام بالإشراف علي جميع المشروعات القومية بالوزارة وتوفير الدعم الفني والمالي لها فضلا عن توفير الدعم الفني والمالي لتنفيذ خطة الدولة لاستصلاح 3.4 مليون فدان.

خلال الفترة من 2011 حتى 2012 تولى سيادته منصب وكيل أول وزارة الموارد المائية والري ونائب الوزير وقام إبان هذه الفترة بالإشراف علي كافة الاتفاقيات الدولية (منح وقروض) والتي تتعلق بتمويل المشروعات المائية بمصر.

خلال الفترة من 2012 وحتى 2013 الدكتور محمد عبد المطلب رئاسة المركز القومي لبحوث المياه حيث قام سيادته بالإشراف على وإدارة العديد من مشروعات المنح الأجنبية والبرامج المحلية بالمركز القومي لبحوث المياه ومعاهدة ووحداته فضلا عن تمثيل مصر في العديد من اللجان والمنظمات الدولية للمياه وتقديم أوراق بحث بورش العمل والندوات والمؤتمرات المحلية والعالمية، وكذا إلقاء وتدريس العديد من المحاضرات في مجال الموارد المائية داخل وخارج مصر والتحكيم والإشراف على العديد من رسائل الماجستير والدكتوراه داخل وخارج مصر.

قبل تولي سيادته منصب الوزير كان يشغل منصب رئيس المركز القومي لبحوث المياه.