ระยะเวลาดำรงตำแหน่ง
  สมัยที่ 1 : คณะรัฐมนตรี คณะที่ 28 : 1 มกราคม 2501 - 20 ตุลาคม 2501
  สมัยที่ 2 : คณะรัฐมนตรี คณะที่ 30 : 9 ธันวาคม 2506 - 7 มีนาคม 2512
  สมัยที่ 3 : คณะรัฐมนตรี คณะที่ 31 : 7 มีนาคม 2512 - 17 พฤศจิกายน 2514
  สมัยที่ 4 : คณะรัฐมนตรี คณะที่ 32 : 18 พฤศจิกายน 2514 -17 ธันวาคม 2515
  สมัยที่ 5 : คณะรัฐมนตรี คณะที่ 33 : 18 ธันวาคม 2515 - 14 ตุลาคม 2516
ประวัติการทำงาน
พ.ศ 2477 ประจำแผนกโครงหลักฐาน กรมแผนที่ทหาร
พ.ศ. 2490 ผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 21
พ.ศ. 2491 ตำแหน่งผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 11
พ.ศ. 2492 ตำแหน่งรองผู้บัญชาการกองพลที่ 1
พ.ศ. 2493 ผู้บัญชาการกองพลที่ 1 ผู้บัญชาการมณฑลทหารบกที่ 1 และผู้บังคับการจังหวัดทหารบกกรุงเทพฯ
พ.ศ. 2494 รองแม่ทัพ กองทัพที่ 1
พ.ศ. 2497 แม่ทัพกองทัพที่ 1 และผู้บัญชาการภาคทหารบกที่ 1
พ.ศ. 2500 ผู้ช่วยผู้บัญชาการทหารบก
พ.ศ. 2502 รองผู้บัญชาการทหารสูงสุด
พ.ศ. 2506 ผู้บัญชาการทหารสูงสุด และผู้บัญชาการทหารบก
บทบาททางการเมือง :
พ.ศ.2494 สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร ประเภทที่ 2
พ.ศ. 2498 รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงสหกรณ์
พ.ศ. 2500 รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม[รัฐบาลของจอมพล แปลก พิบูลสงคราม]
พ.ศ.2500 รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม[รัฐบาลของนายพจน์ สารสิน]
พ.ศ. 2501 ดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรี และรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม
20 ตุลาคม 2501 ลาออกจากตำแหน่ง
พ.ศ 2506 ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นนายกรัฐมนตรีอีกครั้งหนึ่ง
พ.ศ. 2514 ได้ทำรัฐประหารรัฐบาลของตนเอง และได้จัดตั้งสภาบริหารคณะปฏิวัติ
พ.ศ. 2515 สภานิติบัญญัติแห่งชาติตามธรรมนูญการปกครอง ได้มีมติให้จอมพล ถนอม กิตติขจร เข้าดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรีต่อไป
14 ตุลาคม พ.ศ. 2516 ลาออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรี อันเนื่องมาจากเหตุการณ์เรียกร้องรัฐธรรมนูญของกลุ่มนิสิตนักศึกษา
ผลงานที่สำคัญ :
-บริหารประเทศได้สร้างทางหลวงสายต่าง ๆ ทั่วประเทศหลายสาย
-สร้างเขื่อน อาทิ เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนอุบลรัตน์
-ได้ทำการปรับปรุงกองทัพให้ทันสมัยทัดเทียมกับนานาประเทศ
-ได้ส่งทหารไปร่วมรบในสงครามเวียดนามด้วย
-ประกาศใช้ธรรมนูญการปกครองแห่งราชอาณาจักร