Từ năm 1993 đến tháng 9 năm 1998 ông Tất Thành Cang học tại Trường Đại học Tổng hợp TPHCM đồng thời là Chủ tịch Hội sinh viên của Trường và Phó Chủ tịch Hội sinh viên Thành phố. Từ năm 1999 đến năm 2001ông học tại Học viện Chính trị Quốc gia Hồ Chí Minh.
Sau khi kết thúc khoá học, ông được bầu vào Ủy viên Ban Thường vụ Thành Đoàn, Chủ tịch Hội sinh viên TPHCM và làm Trưởng ban Đại học chuyên nghiệp.
Từ năm 2003 đến năm 2004 ông là Ủy viên Ban Chấp hành TƯ Đoàn TNCS Hồ Chí Minh, Ủy viên Đoàn Chủ tịch Hội Liên hiệp Thanh niên Việt Nam, Phó Bí thư rồi Phó Bí thư thường trực Thành Đoàn, Chủ tịch Hội Liên hiệp Thanh niên Thành phố, Trưởng ban Mặt trận Thành Đoàn TPHCM.
Từ tháng 12 năm 2004 đến năm 2009 ông Tất Thành Cang là Ủy viên Ban Thường vụ Trung ương Đoàn, Thành ủy viên, Bí thư Thành Đoàn TP. Hồ Chí Minh. Ngoài ra, ông còn là Đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa XII, Uỷ viên Uỷ ban Văn hoá, Giáo dục, Thanh niên, Thiếu niên và Nhi đồng của Quốc hội khóa XII.
Từ năm 2009 đến năm 2012 ông Cang là Thành ủy viên, Bí thư Quận ủy kiêm Chủ tịch Ủy ban nhân dân Quận 2. Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng Cộng sản Việt Nam, Tất Thành Cang được bầu giữ chức vụ Ủy viên dự khuyết Ban Chấp hành Trung ương Đảng. Giai đoạn từ năm 2012 đến tháng 6/2014 ông được phân công làm Giám đốc Sở Giao thông - Vận tải TPHCM. Tháng 6/2014 ông được bầu giữ chức Phó chủ tịch UBND TPHCM và đến tháng 11/2015 kiêm luôn Phó Bí thư Thành ủy TPHCM.
Tháng 12/2015 ông được miễn nhiệm chức Phó chủ tịch UBND TPHCM và ngày 26/1/2016, ông Tất Thành Cang được bầu làm Ủy viên BCH Trung ương Đảng khoá 12. Một tháng sau ông được Thành ủy phân công làm Phó Bí thư thương trực Thành uỷ TPHCM thay ông Võ Văn Thưởng nhận nhiệm vụ mới.