Khir Johari menyandang pelbagai jawatan dalam kabinet Malaysia. Antaranya dilantik menjadi Menteri Muda di Kementerian Pertanian dan Perikanan (1955), Menteri Pelajaran yang pertama (31 Ogos 1957-1960), Menteri Perdagangan dan Industri (1960-1964), Menteri Pertanian (1964-1966), Menteri Pelajaran (1966-1968) dan Menteri Perdagangan dan Industri (1968-1973).

Selain Mohamed Khir, Kabinet pertama Tunku turut dianggotai oleh Tun Abdul Razak, Tun H. S. Lee, Sulaiman Abdul Rahman, Tun V.T. Sambathan, Tun Sardon Haji Jubir, Tun Tan Siew Sin, Abdul Aziz Ishak, Tan Sri Bahaman Samsudin, Datuk Abdul Rahman Talib dan Tun Omar Ong Yoke Lin.

Beliau pernah mengetuai rombongan Malaya ke Persidangan UNESCO di Paris (1958); Presiden Persidangan Jawatankuasa Kerja Pembangunan Semula Kawasan Luar Bandar Afro-Asia (1964); dan mengetuai rombongan Malaysia ke upacara Pembukaan Persidangan Peringkat Menteri-Menteri bagi kerjasama Asia dan Pasifik (ASPAC) di Seoul, Korea Selatan (1966).

Seterusnya, beliau dilantik sebagai Duta Besar Malaysia di Amerika (Februari 1973) dan Duta Besar di PBB, New York (1973-1976). Semasa di AS, beliau memandu kereta sendiri merentas benua Amerika Utara dari New York ke Washington.[4]

Beliau juga dilantik sebagai Presiden 'Malaysia Institute of Directors' dan Naib Pengerusi Magnum Corporation Berhad – sebuah syarikat judi. Khir Johari juga dilantik sebagai Pengerusi Karangkraf bagi menerbitkan semula akhbar Watan.