- ขั้นต้นโรงเรียนวัดโคกพลู จังหวัดตาก พ.ศ. 2459-2461
- โรงเรียนนายร้อยพระจุลจอมเกล้า พ.ศ. 2463-2472
- โรงเรียนแผนที่ทหาร, กองทัพบก พ.ศ. 2474-2477
- โรงเรียนทหารราบ, กองทัพบก พ.ศ. 2481
- วิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร (รุ่นที่ 1) กระทรวงกลาโหม พ.ศ. 2498

- ไปดูกิจการทหาร ณ ประเทศต่าง ๆ ในยุโรป สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และเกาหลี ระหว่าง 8 พฤษภาคม 2494 มกราคม 2495
- ไปดูกิจการทหาร ณ ประเทศฟิลิปปินส์ 20 พฤศจิกายน 2495 เป็นเวลา 7 วัน
- ไปเป็นกรรมการสงบศึกทางทหาร ณ สาธารณรัฐเกาหลี ระหว่าง 28 กรกฎาคม - 13 สิงหาคม 2496
- ไปประชุมจัดตั้ง ซีอาโต้ ณ กรุงมนิลา ประเทศฟิลิปปินส์ ระหว่าง 2-10 กันยายน 2497
- เป็นหัวหน้าคณะทูตสันถวไมตรีทางทหาร ไปดูการซ้อมรบและกิจการทหาร ณ สาธารณรัฐจีน 24 พฤศจิกายน 2500 เป็นเวลา 7 วัน
- ไปดูกิจการทหาร ณ สิงคโปร์ 12 พฤษภาคม 2502 เป็นเวลา 5 วัน
- ไปดูกิจการทหารและเจรจาเรื่องการช่วยเหลือทางทหาร ณ สหรัฐอเมริกา
- ไปดูการแสดงสมรรถภาพอาวุธของสหรัฐอเมริกา ในมหาสมุทรแปซิฟิก 16 ตุลาคม 2502 เป็นเวลา 15 วัน
- เป็นหัวหน้าคณะทูตสันถวไมตรีไปเยือนประเทศพม่า 24 ตุลาคม 2504 เป็นเวลา 10 วัน
- ไปเยือนประเทศนิวซีแลนด์ ออสเตรเลีย ฟิลิปปินส์ ลาว พม่าและมาเลเซีย เป็นทางการในฐานะนายกรัฐมนตรี ในพ.ศ. 2509
- ไปร่วมประชุมสุดยอดสำหรับประเทศที่ส่งทหารไปช่วยรบในสาธารณรัฐเวียดนาม ณ นครมนิลา ประเทศฟิลิปปินส์ พ.ศ. 2509
- ไปเยือนประเทศสาธารณจีนและสาธารณเกาหลี เป็นทางการในฐานะนายกรัฐมนตรี พ.ศ. 2510
- ไปเยือนประเทศออสเตรีย เนเธอร์แลนด์ บราซิล สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นเป็นทางการในฐานะนายกรัฐมนตรี พ.ศ. 2511

- สมาชิกสมาคมนักเรียนเก่าภาคพื้นยุโรป
- นายกกิตติมศักดิ์สมาคมทหารผ่านศึกเกาหลี
- สมาชิกกิตติมศักดิ์ชมรมนายทหารนอกราชการ
- ประธานกรรมการมูลนิธิจอมพลถนอม และท่านผู้หญิงจงกล กิตติขจร บำรุงวัดไทยพุทธคยา
- ผู้อุปถัมภ์กิตติมศักดิ์ราชกรีฑาสโมสร
- สมาชิกกิตติมศักดิ์ราชตฤณามัยสโมสร
- สมาชิกสมาคมนักศึกษาวิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร

- นักเรียนนายร้อยทหารบก ตั้งแต่ 1 พฤษภาคม 2463 ถึง 14 มีนาคม 2473
- ผู้บังคับหมวดที่ 4 กองร้อยที่ 10 กองทัพที่ 3 กรมทหารราบที่ 8 เชียงใหม่ ตั้งแต่ 26 พฤษภาคม 2474 ถึง 25 พฤษภาคม 2474
- นายทหารฝึกหัดราชการโรงเรียนแผนที่ กรมแผนที่ ตั้งแต่ 26 พฤษภาคม ถึง 13 กันยายน 2477
-ประจำแผนกวางโครงหลักฐาน กรมแผนที่ ตั้งแต่ 14 กันยายน 2477 ถึง 6 ตุลาคม 2478
- ประจำกองบัญชาการกรมยุทธศึกษาทหารบก (โรงเรียนนายร้อย จปร.ปัจจุบัน) เพื่อรับการอบรมเตรียมเป็นครูวิชาทหาร ตั้งแต่ 7 ตุลาคม 2478 ถึง 14 พฤษภาคม 2479
- ครูแผนกวิชาทหาร กรมยุทธศึกษาทหารบก (สอนวิชาแผนที่ทหาร) ตั้งแต่15 พฤษภาคม 2479 ถึง 4 เมษายน 2481
- นายทหารฝึกหัดราชการ โรงเรียนทหารราบ ที่ลพบุรี ตั้งแต่ 5 เมษายน2581 ถึง 31 มีนาคม 2481
- ครูแผนที่ 2 (แผนกวิชาทหาร) กรมยุทธศึกษาทหารบก ตั้งแต่ 1 เมษายน 2482 ถึง 8 มีนาคม 2487
- อาจารย์แผนกที่ 2 (แผนกวิชาทหาร) กรมยุทธศึกษาทหารบก 9 มีนาคม 2487
- อาจารย์วิชาทหารโรงเรียนนายร้อยทหารบก (โรงเรียนนายร้อย จปร. ปัจจุบัน) 1 มกราคม 2489
- อาจารย์วิชาทหารฝ่ายเทคนิค แผนกศึกษาและผู้บังคับกองร้อยที่ 4 แผนกปกครอง โรงเรียนนายร้อยทหารบก 1 มกราคม 2490
- ผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 21 และผู้บังคับการจังหวัดทหารบกลพบุรี 3 ธันวาคม 2490
- ผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 11 เมื่อ 28 ตุลาคม 2491
- รองผู้บัญชาการกองพลที่ 1 เมื่อ 26 สิงหาคม 2492
- ผู้บัญชาการกองพลที่ 9 เมื่อ11 สิงหาคม 2493
- รองแม่ทัพ กองทัพภาคที่ 1 เมื่อ 29 ธันวาคม 2498
- แม่ทัพ กองทัพภาคที่ 1 เมื่อ 16 กันยายน 2497
- นักศึกษาวิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร 28 กรกฎาคม 2498 -2499
- รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงสหกรณ์ 2 สิงหาคม 2498
- รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงกลาโหม 1 เมษายน 2500
- ผู้ช่วยผู้บัญชาการทหารบก 27 เมษายน 2500
- รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม 24 กันยายน 2500
- นายกรัฐมนตรี (ครั้งที่ 1) และรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม 1 มกราคม 2501 - - รองผู้บัญชาการทหารสูงสุด 1 มกราคม 2502
- รองนายกรัฐมนตรีและรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม 10 กุมภาพันธ์ 2502
- นายกรัฐมนตรี (ครั้งที่ 2) 9 ธันวาคม 2506
- รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม ผู้บัญชาการทหารสูงสุดและผู้บัญชาการทหารบก 11 ธันวาคม 2506
- นายกรัฐมนตรี (ครั้งที่ 3) 7 มีนาคม 2512
- รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม 11 มีนาคม 2512
- นายกรัฐมนตรี (ครั้งที่ 4) 18 ธันวาคม 2515
- รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหมและรัฐมนตรีว่าการกระทรวงการต่างประเทศ 19 ธันวาคม 2515
- นายทหารพ้นราชการ สังกัดสำนักงานปลัด กระทรวงกลาโหม

- อธิการบดีมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ พ.ศ. 2502
- ประธานที่ปรึกษาผู้ทรงคุณวุฒิของกองทัพบก สำนักงานคณะที่ปรึกษาของกองทัพบก พ.ศ. 2531-
- นายกสภามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วาระการดำรงตำแหน่ง 13 มีนาคม 2511 – 17 กันยายน 2515 (เป็นนายกสภามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์คนแรก ตาม พ.ร.บ.ฉบับแรกที่กำหนดให้นายกรัฐมนตรี เป็นนายกสภามหาวิทยาลัย)

- ในระหว่างที่เป็นครูที่ 2 (แผนกวิชาทหาร) กรมยุทธศึกษาทหารบก (โรงเรียนนายร้อย จปร. ปัจจุบัน) ได้ไปราชการสงครามมหาเอเชียบูรพา ด้านรัฐฉาน ตั้งแต่ 13 ธันวาคม 2484 ถึง 20 กุมภาพันธ์ 2486 ในตำแหน่งผู้บังคับกองร้อยปืนกลหนัก ได้อาสานำทหารเข้าตีปีกของข้าศึกจนถึงตะลุมบอนยึดที่มั่นของข้าศึกบนเขาเป้าได้ เมื่อ 28 มกราคม 2486 เวลาประมาณ 9 นาฬิกาเศษ
- ในระหว่างที่เป็นผู้บังคับการกรมทหารราบที่ 11 ได้เกิดขบถขึ้นเมื่อ 26 กุมภาพันธ์ 2492 ฝ่ายขบถยึดวังหลวงเป็นกองบัญชาการ ได้นำทหารกรมทหารราบที่ 11 สบทบด้วยรถถัง และปตอ.บุกเข้าตีทางประตูวิเศษไชยศรี และยึดพระบรมมหาราชวังคืนได้เมื่อ 27 กุมภาพันธ์ 2492
- ในระหว่างที่เป็นผู้บัญชาการกองพลที่ 1 ได้จัดกองพันทหารราบหน่วยแรกที่ได้ไปปฏิบัติการรบในสาธารณรัฐเกาหลี เมื่อพ.ศ. 2493
- ในระหว่างที่เป็นแม่ทัพกองทัพภาคที่ 1 ได้จัดให้มีการฝึกราชการสนาม (ซ้อมรบ)อย่างหนัก จนถึงให้มีการลอดกระสุนวิถี ซึ่งยิงด้วยอาวุธจริงตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา
- ในระหว่างที่เป็นผู้บัญชาการทหารบกได้จัดตั้งอาวุธจรวด "Marshal Thanom"ขึ้น จากการคิดค้นพัฒนาของกรมสรรพาวุธทหารบก และได้เสนอให้ชื่อนั้น
- ในระหว่างที่เป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม ได้วางนโยบายหลักที่สำคัญในการปรับปรุงแผนการป้องกันประเทศด้วยการยืนอยู่บนขาของตนเองในลักษณะที่ไม่ต้องยืมจมูกของคนอื่นมาหายใจ
ได้ตั้งและก่อสร้างโรงเรียนและโรงงานของทหารหลายแห่งเป็นหลักฐานมาจนถึงทุกวันนี้ เช่น
- ตั้งและก่อสร้างโรงเรียนเตรียมทหาร
- สร้างวิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักรขึ้นใหม่ ริมถนนวิภาวดีรังสิต
- สร้างโรงงานเภสัชกรรมทหาร
- สร้างโรงงานผลิตอาหารสำเร็จรูป
- ขยายโรงงานน้ำมันบางจาก
ในระหว่างที่เป็นนายกรัฐมนตรี มีผลงานที่สำคัญดังนี้
- วางโครงการจัดสรรที่ดิน
- ตั้งธนาคารเพื่อการเกษตรและสหกรณ์การเกษตรขึ้น เพื่อช่วยเหลือเกษตรกร
- สร้างถนนใหม่และปรับปรุงถนนใหม่ทั่วประเทศมากที่สุด
- สร้างสะพานข้ามแม่น้ำต่าง ๆ ทั่วประเทศเป็นจำนวนมาก
- สร้างเขื่อนเพื่อการชลประทานและการพลังงานไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก
- ตั้งการทางพิเศษแห่งประเทศไทยขึ้น
- ตั้งกรรมการเพื่อดำเนินการก่อสร้างท่าเรือน้ำลึกแหลมฉบัง
- ตั้งกรรมการเพื่อดำเนินการก่อสร้างสนามบินที่หนองงูเห่า
- ออกพระราชบัญญัติการปิโตรเลียม ประกาศใช้ตั้งแต่ พ.ศ. 2514 มีการเจาะสำรวจในทะเลบริเวณอ่าวไทยใน พ.ศ. 2516 รวม 7 หลุม พบน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติ 2 หลุม มีโครงการต่อท่อแก๊สจากทะเลขึ้นบก
- ริเริ่มให้จัดตั้งสมาคมประชาชาติแห่งเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ (อาเซียน) ขึ้น ได้ลงนามร่วมกันในประเทศไทยเมื่อเดือนสิงหาคม 2510
- สถาปนาความสัมพันธ์ทางการทูตกับต่างประเทศเพิ่มขึ้นหลายประเทศ
- เริ่มมีการติดต่อกับสาธารณรัฐประชาชนจีน โดยการแลกเปลี่ยนส่งทีมกีฬาบางอย่างแข่งขันกัน และส่งคณะผู้แทนทางการค้าไปเยี่ยมเยียนด้วย
- ก่อสร้างอาคารในมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ที่ได้ตั้งขึ้นแล้ว คือ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มหาวิทยาลัยขอนแก่น มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ และสถาบันบัณฑิตพัฒนบริหารศาสตร์
- ตั้งและก่อสร้างมหาวิทยาลัยรามคำแหงขึ้นในปี พ.ศ. 2514
ในระหว่างที่เป็นผู้บัญชาการทหารสูงสุดมีผลงานดังนี้
- อำนวยการให้มีการแก้ไขแผนป้องกันราชอาณาจักรให้เหมาะสมกับสถานการณ์ขณะนั้น พร้อมกันนั้นได้ปรับปรุงส่วนกำลังคนและส่วนสนับสนุนของกองทัพไทยให้มีความสามารถยิ่งขึ้นอย่าง
ระมัดระวังและสอดคล้องกับฐานะทางเศรษฐกิจของประเทศ
- สร้างอาคารศูนย์วิจัยและพัฒนาการทหารขึ้น ที่ซอยกล้วยน้ำไท อำเภอพระโขนง
- ตั้งและสร้างโรงงานซ่อมรถยนต์ขึ้น ซึ่งได้รับความช่วยเหลือจากประเทศออสเตรเลีย
- สร้างศูนย์รักษาความปลอดภัยขึ้น ที่ถนนรามอินทรา อำเภอบางเขน
- ซื้อที่ดินและจัดสร้างกองพันทหารสื่อสาร กองบัญชาการทหารสูงสุดขึ้นที่บริเวณทุ่งสีสัน
- สร้างอาคารโรงเรียนเสนาธิการทหารขึ้น ในบริเวณที่ดินติดกับวิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักร
ริมถนนวิภาวดีรังสิต
- ตั้งและสร้างโรงเรียนช่างฝีมือทหารขึ้น ในซอยอาลาดิน ถนนพหลโยธิน อำเภอบางเขน
- ตั้งหน่วยพัฒนาการเคลื่อนที่ของ กรป. กลางซึ่งเป็นส่วนราชการหนึ่งในสำนักผู้บัญชาการทหารสูงสุด เพิ่มขึ้นอีกหลายหน่วยงาน

ถนอม กิตติขจร, จอมพล. 2514. ชีวิตที่ผ่านมาในระยะ 60 ปี. พระนคร : โรงพิมพ์แผนที่ทหาร.
ถนอม กิตติขจร, จอมพล. 2530. "เมื่อผมออกรับราชการเป็นนายทหารปีแรก", ยุทธโกษ. 96(ตุลาคม),
69-70

- รัฐศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ - วิศวกรรมศาสตร์ดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาวิศวกรรมโยธา (แผนที่) จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย- - สาธารณสุขศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ มหาวิทยาลัยมหิดล
- สถาปัตยกรรมดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาสถาปัตยกรรมไทย มหาวิทยาลัยศิลปากร
- วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาประมง มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
- ศิลปศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขารัฐศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
- วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
- นิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ มหาวิทยาลัยโซล สาธารณรัฐเกาหลี
- นิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตท สหรัฐอเมริกา
- นิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ เวสต์ฟิลด์สเตทคอลเลจ แฟสสาซูเสต สหรัฐอเมริกา