Purbaya Yudhi Sadewa memulai karir profesionalnya sebagai Field Engineer di Schlumberger Overseas SA dari tahun 1989 hingga 1994. Setelah itu, ia beralih ke sektor ekonomi dan keuangan, menjabat sebagai Senior Economist di Danareksa Research Institute (Oktober 2000-Juli 2005) dan kemudian Chief Economist Danareksa Research Institute (Juli 2005-Maret 2013). Ia juga pernah menduduki posisi Direktur Utama PT Danareksa Securities (April 2006-Oktober 2008) dan Anggota Dewan Direksi PT Danareksa (Persero) (Maret 2013-April 2015).

Di pemerintahan, Purbaya menempati sejumlah peran strategis sebelum menjadi Menteri Keuangan. Ia pernah menjabat sebagai Staf Khusus Bidang Ekonomi di Kementerian Koordinator Bidang Perekonomian (2010-2014), Kementerian Koordinator Bidang Politik, Hukum dan Keamanan (2015-2016), serta Kementerian Koordinator Bidang Kemaritiman (2016-2020). Selain itu, ia juga pernah menjadi Deputi III Bidang Pengelolaan Isu Strategis di Kantor Staf Presiden dan Deputi Bidang Koordinasi Kedaulatan Maritim dan Energi di Kementerian Koordinator Bidang Kemaritiman dan Investasi (Mei 2018-September 2020). Puncak karirnya sebelum menjadi Menkeu adalah sebagai Ketua Dewan Komisioner Lembaga Penjamin Simpanan (LPS) dari tahun 2020 hingga 2025.