- Ủy viên Trung ương Đảng: Khóa XIII, XIV

- Phó Bí thư Thường trực Đảng ủy, Thứ trưởng Thường trực Bộ Khoa học và Công nghệ (từ 9/2025)

- 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)

- Đại biểu Quốc hội: Khóa XV

- 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).

- 2007: Giám đốc Trung tâm Đào tạo Quốc tế ITEC, Trưởng phòng Thí nghiệm Trí tuệ Nhân tạo AILab (từ 9/2009), trường Đại học Khoa học tự nhiên.

- 12/2012 - 10/2017: Phó Hiệu trưởng trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

- 10/2017 - 1/2021: Bí thư Đảng ủy nhiệm kỳ 2020-2025 (từ 8/2020), Phó Giám đốc Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

- 7/2020: Phó Chủ tịch Hội đồng tư vấn Chương trình “Nghiên cứu và phát triển ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) tại Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2020-2030”.

- 1/2021 - 9/2025: Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII, Giám đốc Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.

- 2/2021: Thành viên Ban Chỉ đạo về xây dựng đô thị sáng tạo tương tác cao phía Đông Thành phố Hồ Chí Minh.

- 7/2021 - 2/2025: Đại biểu Quốc hội khóa XV, Ủy viên Ủy ban Văn hóa, Giáo dục của Quốc hội.

- 2/2025: 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.

- 3/9/2025: Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIII; Thứ trưởng Thường trực Bộ Khoa học và Công nghệ, theo Quyết định số 1887/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ.

- 22/1/2026: Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng, được bầu là Ủy viên Trung ương Đảng khóa XIV.