دهه اول انقلاب
همزمان با پیروزی انقلاب اسلامی محمد باقر قالیباف فعالیت خود را در بسیج آغاز کرد و با شروع ناآرامی‌های کردستان به آن شهر و سپس با آغاز جنگ ایران و عراق به جبهه‌های جنوب عزیمت نمود و در اوایل جنگ به عضویت سپاه پاسداران انقلاب اسلامی درآمد. وی در جبهه‌های جنگ اغلب مسئولیت اطلاعات عملیات جنگ را به عهده داشت سپس در مسئولیت فرماندهی گردان و فرماندهی تیپ امام رضا نیز فعالیت کرد. وی در سال ۱۳۶۱ به فرماندهی لشکر نصر خراسان منصوب شد و سپس در فرماندهی لشکر ۲۵ کربلا کار خود را دنبال کرد. سردار قالیباف بعد از پایان جنگ ایران و عراق فرمانده قرارگاه نجف بود و سپس به جانشینی نیروی مقاومت بسیج منصوب شد.
قرارگاه خاتم‌الانبیا سپاه
او در سال ۱۳۷۳ به عنوان فرمانده قرارگاه سازندگی خاتم‌الانبیا انتخاب شد و گفته می‌شود که در پروژه‌هایی همچون راه‌آهن مشهد – سرخس، گازرسانی به پنج استان مرکزی و غربی، ساخت سازه‌های دریایی خلیج فارس و سد کرخه نقش داشته‌است.
فرمانده نیروی هوایی سپاه
او در سال ۱۳۷۶ با حکم سید علی خامنه‌ای، به سمت فرماندهی نیروی هوایی سپاه پاسداران انقلاب اسلامی منصوب گردید. وی پس از آن به فرانسه رفت و در امتحان خلبانی ایرباس شرکت کرد. محمدباقر قالیباف هنوز هم خلبان ایران ایر می‌باشد.
نامه تهدیدآمیز به محمد خاتمی
وی برای سه سال فرمانده نیروی هوایی سپاه بود و حمله به کوی دانشگاه تهران (۱۸ تیر ۱۳۷۸) نیز در همین دوره رخ داد. چند روز پس از نا آرامی‌های کوی دانشگاه تهران، روزنامه کیهان نامه محرمانه جمعی از فرماندهان سپاه به محمد خاتمی ریاست جمهوری اسلامی ایران را منتشر کرد. فرماندهان امضاکننده نامه به خاتمی نوشته بودند که «کاسه صبر» ایشان لبریز شده و «اگر دولت نا آرامی‌ها را کنترل نکند» وارد عمل خواهند شد. نام محمد باقر قالیباف، فرمانده وقت نیروی هوایی سپاه پاسداران نیز در میان امضاء کنندگان دیده می‌شود.
نامه فرماندهان به خاتمی بازتاب گسترده‌ای داشت و بسیاری ناظران، آن را تهدیدی علیه ریاست جمهوری اسلامی ایران دانستند.
نیروی انتظامی
در جریان اعتراضات دانشجویی ۱۸ تیر ۱۳۷۸، استعفای هدایت لطفیان، فرمانده وقت نیروی انتظامی، از خواسته‌های اصلی دانشجویان بود. یک سال پس از اعتراضات دانشجویی تیرماه ۱۳۷۸ لطفیان از مقام خود استعفا کرد و قالیباف در سال ۱۳۷۹ با حکم سید علی خامنه‌ای، فرماندهی نیروی انتظامی ایران را عهده‌دار شد. قالیباف دربارهٔ حوادث تیرماه ۱۳۷۸ می‌گوید آن روزها «اوج کمرنگی روابط پلیس و مردم، پلیس و دانشگاه بود.»
از جمله اقدام‌های وی می‌توان تجهیز نیرو به خودروهای روز دنیا مانند مرسدس بنز و تویوتا برای نیروهای عملیاتی نام برد. گرچه فرمانده بعدی پلیس نگهداری این خودروها را گران دانست و برای فروش آنان اقدام کرد.[۲۰] از دیگر اقدامات وی راه‌اندازی پلیس ۱۱۰ می‌باشد.
دستگیری روشنفکران و روزنامه‌نگاران
نیروی انتظامی در سال‌های ۱۳۸۱ و ۱۳۸۳ ده‌ها نفر از روشنفکران، روزنامه‌نگاران، فعالان سیاسی، مدیران سایت‌های خبری و وبلاگ‌نویسان نظیر آیدین آغداشلو، هوشنگ گلمکانی، نوشابه امیری، هوشنگ اسدی، معصومه سیحون، بهرام بیضایی، عباس کوشا، یونس شکرخواه، فرهاد بهبهانی، حنیف مزروعی، فرید مدرسی، کاوه گلستان، ناصر زرافشان و بهروز غریب‌پور را به اداره اماکن احضار کردو به بازجویی از ایشان پرداخت یا هفته‌ها آن‌ها را تحت بازداشت موقت زندانی نمود. برخی نیز همچون سیامک پورزند ماه‌ها در بازداشت بودند. پلیس بازداشتگاه ویژه‌ای در میدان جوانان تهر ن در اختیار قاضی مرتضوی قرار داد تا به بازجویی از دستگیرشدگان بپردازد. احمد مسجد جامعی وزیر فرهنگ و ارشاد اسلامی و کانون نویسندگان به این بازداشتها اعتراض کردند قالیباف چند هفته بعد از این بازداشتها به رسانه‌ها اعلام کرد که این افراد یا علیه امنیت ملی اقدام نموده‌اند یا به ترویج ابتذال فرهنگی مشغول بوده‌اند و یک شبکه گسترده توزیع فیلم‌های مبتذل را تشکیل داده بودند که از آن‌ها بیش از سیزده هزار لوح فشرده مبتذل کشف شده‌است.
قالیباف در سال ۱۳۸۱ دربارهٔ دستگیری سیامک پورزند گفت: «پورزند یک‌سری فعالیت‌های ضدفرهنگی داشته که در چارچوب نظام اسلامی نبود و وی به واسطه ارتباطاتی که همسر سابق وی و دخترش با رضا پهلوی دارند، اطلاعات داخل کشور را در اختیار رضا پهلوی قرار می‌داده‌است به‌طوری‌که موضوع با آقای خاتمی به عنوان رئیس شورای امنیت ملی مطرح شد.»
نیروی انتظامی در این سال‌ها به عنوان یکی از بازوهای دستگاه اطلاعات موازی از سوی اصلاح طلبان معرفی می‌گردید.
طرح امنیت اخلاقی
قالیباف در مهرماه ۱۳۸۱ اعلام کرد طرح امنیت اخلاقی را تبیین خواهیم کرد و گفت: «نیروی انتظامی مکلف است همراه با نخبگان دیگر دستگاه‌ها، امنیت اخلاقی را توصیف و تبیین و الزامات آن را برای متخلفان از قانون اجرا کند. خواست و دستور مقام معظم رهبری، خواست عموم مردم است.»
او در سال ۱۳۸۳ دربارهٔ امنیت اخلاقی می‌گوید: «در بعضی اوقات در طرح مسئله بدحجابی شاید غلظت سیاسی آن از غلظت سوء اخلاقی آن بیشتر باشد و من می‌خواهم بگویم که بیاییم نگاهمان را بالاتر بگیریم و دقیقتر به موضوع نگاه کنیم و قبل از هرچیز باید مرز بین حجاب و بدحجابی را طبق آئین‌نامه ترسیم کنیم چرا که لازمه زندگی شهروندی است.»
ستاد مبارزه با قاچاق کالا و ارز
قالیباف در سال ۱۳۸۳ به عنوان نماینده سید محمد خاتمی (رئیس‌جمهور وقت) و رئیس ستاد مبارزه با قاچاق کالا و ارز منصوب گردید و در این دوره بود که دادگاه ویژه جرایم قاچاق کالاو ارز راه‌اندازی شد و اقداماتی از جمله کشف چند اسکله که برای قاچاق کالا استفاده می‌شد، صورت گرفت. قالیباف این انتصاب خود از سوی محمد خاتمی را همواره به عنوان یکی از نکات مطلوب سابقه کاری خود ذکر کرده‌است.
شهرداری تهران
قالیباف در حال ارائهٔ گزارش حادثه پلاسکو در مجلس
وی در سال ۱۳۸۷ برابر با سال ۲۰۰۸ میلادی از طرف سایت شهرداری‌های جهان به عنوان هشتمین شهردار برتر دنیا معرفی شد. سبک «مدیریت جهادی» یک شیوه مدیریت شهری در ایران بود، که توسط محمدباقر قالیباف، رقم خورد. قالیباف مدیریت شهری را «با عقل متصل به وحی نه عقل ابزاری و نه عقل پراگماتیستی» انجام می‌داد.
در کنار افتتاح پروژه‌های کلان عمرانی در تهران، احتمال وجود فساد مالی و شفاف نبودن ترازهای مالی این سازمان تردیدهای جدی در خصوص نحوه عملکرد قالیباف در این سازمان ایجاد کرده‌است. بعد از انتخابات شوراهای اسلامی شهر و روستا (۱۳۹۲) و ورود نفرات جدید به شورای شهر تهران، برخی از اعضای این شورا نسبت به نحوه کسب درآمد و هزینه‌های شهرداری تهران معترض شده و برخی فعالیت‌های مالی شهرداری را غیرقانونی دانسته و خواستار رسیدگی به نحوه حساب‌های مالی متعدد شهرداری تهران شدند.[۴۸] در انتصاب شهردار تهران در سال ۱۳۹۲ که توسط شورای شهر تهران انجام می‌شود، قالیباف به عنوان یکی از کاندیداهای اصول‌گرای پست شهرداری در رقابت با محمدرضا عارف، محسن هاشمی، محسن مهرعلیزاده و … قرار داشت؛ و عدم شفافیت مالی سازمان‌های تحت امر وی، عامل انتقاد از وی از جانب اعضای اصلاح‌طلب شورای جدید قرار گرفت؛ زیرا بر اساس بررسی‌های حسابرسی شورای شهر، در سال ۱۳۹۰، تنها ۳ سازمان از ۲۱ سازمان زیرمجموعه شهرداری تهران دارای عملکرد مالی قابل قبول بودند.[۴۹] در نهایت محمدباقر قالیباف و محسن هاشمی رفسنجانی به عنوان گزینه‌های نهایی شهرداری تهران برنامه‌های خود را ارائه کردند. در روز ۱۷ شهریور ۱۳۹۲ در جریان انتخاب شهردار توسط شورای شهر تهران، در دور اول رأی‌گیری قالیباف و محسن هاشمی هریک موفق به کسب ۱۵ رأی شدند و یک رأی سفید به صندوق انداخته شد. در دور دوم رأی‌گیری، سرانجام قالیباف با کسب ۱۶ رأی در مقابل ۱۴ رأی محسن هاشمی و یک رأی سفید برای سومین دوره چهارساله شهردار تهران شد. ظاهراً الهه راستگو که در دور اول رأی ممتنع داده بود در دور دوم به قالیباف رأی داد و حسین رضازاده که در دور اول به محسن هاشمی رأی داده بود در دور دوم رأی ممتنع داد.[۵۰]