Sejak 2020, dia menjabat sebagai Ketua Majelis Wali Amanat di Universitas Sumatera Utara. Pada 2015-2019, Nurmala Kartini Sjahrir merupakan Penasihat Senior untuk Masalah Perubahan Iklim pada Kementerian Koordinator bidang Kemaritiman dan Investasi Republik Indonesia.

Selain di dalam negeri, kiprahnya juga menjangkau lembaga regional dan global. Dia pernah menjadi wakil Indonesia di Dewan Penasihat ASEAN Institute for Peace and Reconciliation (ASEAN-AIPR) pada tahun 2018-2020. Pernah juga menjabat sebagai Duta Besar RI untuk Argentina, Uruguay dan Paraguay dari tahun 2010 sampai 2014.