Seit 1992 war er Mitarbeiter beim Internationalen Währungsfonds in Washington. Ab 1994 war er Beamter im Bundeskanzleramt, zunächst unter Helmut Kohl, dann unter Gerhard Schröder. Unter Bundeskanzlerin Angela Merkel wurde er Leiter der Abteilung 5 (Europapolitik) und koordinierte inoffiziell die deutsche Europapolitik.[2] Seit 2006 hat er den Rang eines Ministerialdirektors.

Im Februar 2011 wurde Corsepius Nachfolger von Abteilungsleiter Jens Weidmann, der neuer Bundesbank-Präsident wurde. Als Nachfolger von Uwe Corsepius als Leiter der Europaabteilung im Bundeskanzleramt wurde Nikolaus Meyer-Landrut bestimmt.[3]

Schon Ende 2009 wurde Corsepius unter den Staats- und Regierungschefs (Europäischer Rat) zum neuen Generalsekretär des Rates der Europäischen Union bestimmt.