۱۸۵۱-۱۸۴۸ م کارپرداز ایران در بمبئی
۱۸۵۶-۱۸۵۱ م کنسول ایران در تفلیس
۱۸۶۶-۱۸۵۶ م وزیر مختار ایران در استانبول
۱۸۶۸-۱۸۶۶ م سفیرکبیر ایران در استانبول
مهر ماه۱۲۵۰ (اکتبر ۱۸۷۱ م) وزیر جنگ
۱۸۷۳- ۱۸۷۱ م صدراعظم
تا مهر ۱۲۵۹ (اکتبر ۱۸۸۰) وزیر جنگ و خارجه
۱۲۵۹ تا ۱۲۶۰ (۱۸۸۰ تا ۱۸۸۱) حاکم قزوین و سپس خراسان.
دوره اقامت سپهسالار در استانبول (۱۸۶۸-۱۸۵۶) مصادف با دوره تنظیمات
(۱۸۷۶-۱۸۳۹) و مخصوصا تنظیم نخستین قانون اساسی عثمانی در ۱۸۶۳ بود و احتمالا اطلاعاتی در زمینه تلاش آنها برای قانون و آزادی به وی می‌رسیده است. او با انجمن مخفی عثمانی‌های جوان در ارتباط بود و از اندیشه‌های پیشروی آنان بسیار تاثیر پذیرفته بود. در سال ۱۲۴۹ ش، ناصرالدین‌شاه به عتبات سفر کرد و در مسیر اوضاع پریشان مردم ایران را مشاهده کرد و با ورود به خاک عثمانی شاهد اصلاحات مدحت پاشا شد. میرزاحسین در این سفر به‌عنوان سفیر همراه شاه بود، در زمینه اصلاحات عثمانی و لزوم انجام اصلاحات با او گفت‌وگو می‌کرد. شاه در پایان این سفر، میرزا حسین‌خان را با خود به تهران آورد و او را به «وزارت عدلیه و اوقاف و وظایف» گمارد. سپهسالار نسل سوم اصلاح‌گری پس از عباس میرزا و امیرکبیر بود. از جمله اصلاحات او می توان به موارد زیر اشاره کرد:
قانون‌گذاری با هدف تغییر حکومت خودکامه فردی به حکومت قانونمند
کاهش قدرت حکام و حفظ حقوق رعیت
استخدام معلم از اتریش برای ایجاد قشون منظم
تاسیس مدرسه نظامی (اتاماژوری) برای تربیت افسران
ایجاد عدلیه جدید
تاسیس «صندوق عرایض» تا مردم شکایات خود را در آن صندوق بریزند
تاسیس کارخانه اسلحه‌سازی و مهمات جنگی با قوه ماشین بخار
تاسیس پست‌خانه و انتشار تمبر پستی
ساده کردن سبک نگارش در مکاتبات دولتی
تقویت دارالفنون
تاسیس مدرسه و مسجد سپهسالار
انتشار روزنامه‌های وقایع عدلیه، نظامی، مریخ، وطن و یک سالنامه
استخدام مشاوران و متخصصان اتریشی برای اصلاح امور مالیه و بهره‌برداری از معادن
تاسیس ضرابخانه و طرح سکه جدید.
برخی درباریان و روحانیون، هرکدام به دلایلی، مخالفان جدی سپهسالار بودند. از جمله در بین درباریان مخالف، ظل‌السلطان پسر ناصرالدین شاه بود که به ددمنشی شهره بود. پس از برکناری از صدراعظمی، میرزا حسین‌خان سپهسالار چندی فرمانروای گیلان بود. پس از آن هم وزیر خارجه شد. بسیار کوشید تا شاه را به اندیشه پیشرفت بیندازد؛ ولی ناکام ماند. سرانجام والی خراسان شد و در آبان۱۲۶۰ هـ.ش. در ۵۳ سالگی در مشهد درگذشت. روزنامه‌هایی که سپهسالار ایجاد کرد، خود را آزاد اعلام کرده بودند؛
«آزاد از هر قید و بندی و متعهد به دفاع از هر چه حق باشد و درج هر کردار زشتی از ناحیه حکومت و حکام».
او پروژه احداث راه‌آهن را نیز مطرح کرد که با آن مخالفت شد و ناتمام ماند. سپهسالار هنگامی که از صدارت عزل شد، به ناصرالدین‌شاه نامه‌ای نوشت و گلایه کرد که وقتی برخی افراد انبار غله داشتند ولی مردم از گرسنگی می‌مُردند، من آذوقه عیال و خانه خودم را بیرون آورده قسمت به فقرا می‌کردم و دیگران خرواری پنجاه تومان می‌بردند و غله را به امید گران‌تر فروختن نمی‌دادند و بندگان خدا تلف می‌شدند... حالا آنها، حافظ شریعت و فدوی مخرب دین است. از جمله اقدامات منفی او پیشنهاد و انعقاد قرارداد رویترز است.
سپهسالار تصور می‌کرد با تحویل کلیه امور کشور به یک تاجر انگلیسی می‌تواند در سفر به لندن از انگلستان تقاضا کند کشور ایران را تحت قیمومیت نظامی خود قرار دهند و این یک اشتباه فاحش بود. لرد کرزن، وزیر امور خارجه انگلستان، درباره قرارداد رویترز نوشت: «طرح رویترز عالی‌ترین مرحله دوره‌ای از احساسات جدی و صمیمانه انگلوفیلی در تهران و آن شاهکار سیاسی میرزاحسین‌خان، صدراعظم مقتدر بود. وقتی که متن آن به‌نظر اهل جهان رسید دریافتند که مشتمل بر کامل‌ترین مواد و واگذاری دربست کلیه منافع صنعتی یک کشور در دست خارجی است که مانند آن هرگز به وهم و گمان احدی درنیامده بود و در تاریخ سابقه نداشته است... این بود سند حیرت‌انگیزی که انتشارش... توفان هیجان در اروپا برانگیخت.» به نوشته ابراهیم تیموری، سپهسالار در جریان واگذاری امتیاز رویترز ۵۰ هزار لیره دریافت کرده بود.
