เข้าทำงานที่กระทรวงศึกษาธิการ พ.ศ. 2478 ย้ายไปเป็นผู้ช่วยอาจารย์ใหญ่ที่ ร.ร.ฝึกหัดครูประถมกสิกรรมแม่โจ้ พ.ศ. 2482 เป็นผู้อำนวยการวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ แม่โจ้ พ.ศ. 2485 เป็นหัวหน้าแผนกปฐพีวิทยา กรมเกษตร กระทรวงเกษตรฯ พ.ศ. 2489 เป็นผู้อำนวยการสถาบันเกษตรศาสตร์ แม่โจ้ พ.ศ. 2495 ย้ายไปประจำกรมอาชีวะศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ พ.ศ. 2497 โอนมาดำรงตำแหน่งอาจารย์เอก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ พ.ศ.2498 หัวหน้าแผนกเกษตรวิศวกรรม และเปิดสอนวิชาส่งเสริมและเผยแพร่ขึ้นใน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ พ.ศ. 2500 เลื่อนขึ้นเป็นศาสตราจารย์วิชาส่งเสริมการเกษตร พ.ศ. 2501 ได้รับทุนร๊อคกี้เฟลเลอร์ไปวิจัยที่อเมริกาและได้ทำการศึกษาต่อจนได้ปริญญาเอก จาก Cornell. U. พ.ศ. 2502 หัวหน้าแผนกวิชา ส่งเสริมฯ และหัวหน้าแผนกวิชาพืชไร่และจัดตั้งสำนักส่งเสริมและเผยแพร่ พ.ศ. 2504 เป็นผู้อำนวยการสำนักส่งเสริมและฝึกอบรม และประธานกีฬา มก. พ.ศ. 2512 ลาออกจากราชการ ไปทำงานที่มูลนิธิบูรณะชนบทแห่งประเทศไทย

ท่านเป็นผู้ริเริ่มอย่างจริงจังในการสั่งสอนนิสิต ให้มีความรอบรู้ในวิชาการด้านส่งเสริมการเกษตร เพื่อเป็นกำลังสำคัญของทางราชการและส่วนเอกชนอื่น ที่มีงานส่งเสริมออกสู่ประชาชนของประเทศ ท่านได้รับมอบให้ทำงานด้าน ส่งเสริมและเผยแพร่การเกษตร โดยเฉพาะการอบรมวิชาชีพภาคฤดูร้อนสำหรับประชาชน ซึ่งคุณหลวงสุวรรณฯ ได้เปิดขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2496 และช่วยงานตามสัญญาเกษตรศาสตร์-ออรีกอน (KU-OSU) ซึ่งมีการลงนามกัน ณ สถานทูตไทยประจำกรุง Washington D.C. เมื่อวันที่ 13 กันยายน 2497 มีสาระสำคัญคือ ให้มหาวิทยาลัย Oregon ช่วยเหลือปรับปรุงมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ภายใต้การช่วยเหลือสนับสนุนทางการเงินของ USOM (United States Operations Mission to Thailand) ทางมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ได้มอบให้ท่านเป็นผู้ประสานงานโครงการหรือสัญญาดังกล่าว ในปี พ.ศ. 2498 ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าแผนกวิชาวิศวกรรมเกษตร และรักษาการหัวหน้าแผนกวิชาปฐพีวิทยา และในปีเดียวกันนี้ ท่านได้เสนอขอตั้งแผนกวิชาส่งเสริมและเผยแพร่การเกษตรขึ้นเป็นการภายใน ในคณะกสิกรรมและสัตวบาล ซึ่งสภามหาวิทยาลัยเห็นชอบ ท่านบันทึกไว้ว่า "คณะกสิกรรมและสัตวบาล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้เริ่มเปิดสอนวิชาส่งเสริมฯ บางวิชามา 5 ปีแล้ว แต่เพิ่งจะวางรูปแบบการศึกษาเป็นแผนกวิชาในปี พ.ศ. 2498" โดยได้เปิดหลักสูตรปริญญาตรีสาขาวิชาส่งเสริมการเกษตร เป็นหลักสูตร 5 ปี

เมื่อเริ่มเปิดแผนกวิชาส่งเสริมฯ ในปี พ.ศ. 2498 ท่านทำงานอยู่เพียงคนเดียว จึงต้องโอนและจ้างนิสิตฝึกงาน (trainee) มาช่วย ขณะนั้นที่ทำการแผนกวิชาฯ อยู่ที่ชั้น 2 ของตึกชีววิทยา ในปีที่ได้รับอนุมัติให้ตั้งแผนกวิชาฯ มีนิสิต (นายโชติ สุวิปกิจ) ที่เรียนมาก่อนในปี พ.ศ. 2497 ถือว่าเป็นบัณฑิตคนแรกทางส่งเสริมการเกษตรที่จบการศึกษาในปี พ.ศ. 2498

ศาสตราจารย์ ดร. พนม สมิตานนท์ เป็นสมาชิกสโมสรโรตารี่กรุงเทพฯ เคยเป็นนายกสโมสรและช่วยกิจกรรมของโรตารี่ แม้แต่ในบั้นปลายของชีวิต ท่านก็ให้ความช่วยเหลือสโมสรโรตารี่ในกิจกรรมด้านเกษตร เพื่อให้สมาชิกเกษตรกรในนิคมเนินดินแดง จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ ได้รับประโยชน์จากสโมสรโรตารี่เป็นอย่างดีที่สุด จนกระทั่งศาสตราจารย์พนมถึงแก่กรรม เมื่อปี พ.ศ. 2522