Purbaya juga pernah menjadi Staf Khusus Bidang Ekonomi Menteri Koordinator Bidang Politik, Hukum dan Keamanan, Kementerian Koordinator Bidang Politik, Hukum dan Keamanan (November 2015-Juli 2016), Deputi III Bidang Pengelolaan Isu Strategis, Kantor Staf Presiden Republik Indonesia (April 2015-September 2015), Staf Khusus Bidang Ekonomi Menteri Koordinator Bidang Perekonomian, Kementerian Koordinator Bidang Perekonomian (2010-2014), Anggota Komite Ekonomi Nasional (2010-2014).

Selain itu, ia juga pernah menjabat sebagai Wakil Ketua Satgas Penanganan dan Penyelesaian Kasus (Debottlenecking), yang lebih dikenal dengan 'Pokja IV', di bawah Kementerian Koordinator Bidang Perekonomian (Juni 2016-sekarang), Anggota Dewan Pertimbangan Kamar Dagang dan Industri (2016-sekarang), dan Anggota Indonesia Economic Forum (2015-sekarang).

Sebelum terjun di pemerintahan, Purbaya memulai karier sebagai Field Engineer di Schlumberger Overseas SA (1989-1994), Senior Economist di Danareksa Research Institute (Oktober 2000-Juli 2005), Direktur Utama PT Danareksa Securities (April 2006-Oktober 2008), Chief Economist Danareksa Research Institute (Juli 2005-Maret 2013), dan Anggota Dewan Direksi PT Danareksa (Persero) (Maret 2013-April 2015).