Những năm học và hành nghề Luật sư ở Pháp, ông sớm đến với phong trào yêu nước qua tiếp xúc với văn thơ, các bài báo của Phan Châu Trinh, Nguyễn Ái Quốc… (lúc bấy giờ cũng đang hoạt động tại Pháp). Đầu năm 1926, khi đang học thi tiến sĩ, ông đã gia nhập Luật sư đoàn Tòa Thượng thẩm Aix, tham gia biện hộ cho nhiều Việt kiều trước tòa án Aix. Từ năm 1927, Luật sư đã tham gia lãnh đạo phong trào sinh viên Việt Nam tại Pháp, đấu tranh cho nền độc lập của Việt Nam. Sau đám tang của cụ Phan Chu Trinh, được sự bảo trợ của các nghị sĩ Pháp trong vùng, ông đã tập hợp được gần 400 sinh viên Việt Nam ở Thành phố Aix-en-Provence (Pháp) họp trong 3 ngày để phản đối chính sách bóc lột và đàn áp dã man của thực dân Pháp ở Việt Nam, đòi Pháp trả lại độc lập, tự do cho dân tộc Việt Nam.
Cuối năm 1929, ông về nước và làm luật sư tại tòa Thượng Thẩm Sài Gòn. Vào thập niên 20 của thế kỷ XX, với bằng Tiến sĩ Luật ở Pháp mà trở về Hà Nội thì con đường làm quan thênh thang. Tuy nhiên, ông đã gạt bỏ tất cả cuộc sống an nhàn đó để lựa chọn làm “ông thầy kiện” ở mảnh đất miền Nam. Hơn nữa, đối với ông, nghề Luật có thể giúp “bảo đảm được sự độc lập trong suy nghĩ và tự do trong ứng xử” như đã bộc bạch trong Hồi ký “Suy nghĩ và hành động”. Nhiều người nhớ ơn ông vì ông là con người trung thực, liêm khiết, yêu thương người bị nạn, đặc biệt là người nghèo khó. Và người ta khâm phục ông vì ông dám đứng lên bênh vực cho lẽ phải, điều mà nhiều trí thức thời đó muốn nhưng không dám làm hoặc không làm được.
Luật sư Trịnh Đình Thảo, Chủ tịch Liên minh đọc diễn văn khai mạc tại Hội nghị đại biểu Liên minh các lực lượng dân tộc, dân chủ và hòa bình Việt Nam. Nguồn ảnh: Thông tấn xã Việt NamTrong những lần bào chữa các vụ án chính trị, ông tận tình bênh vực những người yêu nước, cô thế, chống chủ nghĩa thực dân, nên được đồng bào quý mến, được giới trí thức kính trọng, đặc biệt là mối nhân duyên giữa ông và bà Ngô Thị Phúc (tức bà Mười Hoa) - một nhà hoạt động cách mạng và sau này trở thành người bạn đời của ông, lúc bị bắt bà được phân công làm tài chính cho Đảng, bà là chủ Xưởng trà Liên Hoa nổi tiếng ở Sài Gòn và cũng chính là người móc nối để Luật sư Trịnh Đình Thảo đến với cách mạng.
Năm 1937, Luật sư được bầu vào ban lãnh đạo phong trào Đông Dương Đại hội, góp phần đấu tranh đòi tự do dân chủ và cải cách chế độ thuộc địa.
Năm 1945, sau khi Nhật đảo chính Pháp, để hỗ trợ cho cách mạng, Luật sư đã nhận lời mời của vua Bảo Đại, ra Huế nhậm chức Bộ trưởng Tư pháp trong chính phủ thân Nhật Trần Trọng Kim.
Chủ tịch Trịnh Đình Thảo và các thành viên trong Liên minh các lực lượng dân tộc, dân chủ và hòa bình Việt Nam. Nguồn ảnh: Thông tấn xã Việt Nam. Nguồn ảnh: Thông tấn xã Việt NamSau năm 1945, ông trở lại với nghề Luật sư, làm việc tại tòa Thượng Thẩm Sài Gòn. Bằng quyền hạn có được, ông đã can thiệp với các bộ phận hữu quan thả nhiều nhà chính trị yêu nước. Năm 1949, ông từ chối lời mời làm Thủ tướng Chính phủ bù nhìn, kiên quyết không hợp tác với Pháp và cùng người bạn Aleine Savery - đảng viên Đảng Xã hội Pháp bí mật ra vùng tự do thăm Ủy ban Kháng chiến Nam Bộ, gặp gỡ các nhà lãnh đạo như: Trung tướng Nguyễn Bình, Luật sư Phạm Văn Bạch, Nhà văn hóa Phạm Ngọc Thuần, Kiến trúc sư Huỳnh Tấn Phát, các Luật sư Bùi Thị Cẩm, Nguyễn Thành Vĩnh… và được đồng chí Lê Duẩn - Bí thư Trung ương Cục miền Nam đón tiếp. Trong buổi gặp gỡ đó, Luật sư ngỏ ý muốn ở lại chiến khu để trực tiếp tham gia chiến đấu; đồng chí Lê Duẩn đã khuyên ông nên trở về thành phố, tiếp tục ở lại Sài Gòn hoạt động vì như thế sẽ có lợi hơn cho cách mạng.
Trở về thành phố, ông bị Pháp và chính quyền Ngụy theo dõi; vừa dụ dỗ, vừa đe dọa nhưng chúng không tìm được chứng cớ để bắt bớ, giam cầm ông. Sau Hiệp định Genève, một yêu cầu khách quan đặt ra cho cách mạng miền Nam là phải tập hợp và huy động quần chúng đông đảo, tiến công địch về chính trị để giữ gìn lực lượng, tạo điều kiện đưa cách mạng tiến lên. Thế nhưng, các tổ chức đảng và đoàn thể yêu nước, cách mạng đều phải rút vào bí mật. Trước tình hình đó, Đảng chủ trương: “Ở miền Nam, dần dần phải hình thành một mặt trận rộng rãi tập hợp mọi lực lượng dân tộc, dân chủ và hòa bình…”.
Chủ tịch Trịnh Đình Thảo, Phó Chủ tịch Nguyễn Đóa cùng các ủy viên xem triển lãm nhân dịp kỷ niệm ngày 6/6/1973 tại Quảng Trị. Nguồn ảnh: Thông tấn xã Việt Nam. Nguồn ảnh: Thông tấn xã Việt NamHưởng ứng chủ trương trên, giữa lúc Mỹ - Diệm thực hiện phát xít hóa, lê máy chém đi khắp miền Nam, tàn sát đẫm máu đồng bào ta, việc Luật sư Trịnh Đình Thảo đứng ra tuyên truyền, vận động thành lập phong trào bảo vệ hòa bình, chống chiến tranh là một hành động dũng cảm và có sức cổ vũ lớn lao đối với các tầng lớp Nhân dân, nhất là trí thức. Năm 1959, ông giới thiệu hai trí thức vừa từ Pháp về (một luật sư và một bác sĩ) với 14 nhà báo và trí thức vừa thoát khỏi ngục tù của chế độ nhà Ngô, giúp hai vị trí thức này biết rõ chế độ gia đình trị, cảnh sát trị của Tổng thống Ngô Đình Diệm để quyết định nên ở Pháp hay về nước. Vì việc làm này, ông bị chính quyền Diệm bắt giam. Ra tù, ông lại tiếp tục đấu tranh chống Mỹ và chế độ Sài Gòn. Sau đó, ông bị bắt trở lại. Ra vào tù tất cả là 5 lần, song không làm ông suy giảm nhuệ khí đấu tranh và phai nhạt lòng yêu nước mà ngược lại còn khiến ông dũng cảm nói lên tiếng nói của công lý giữa lúc mọi thứ bị chà đạp. Được thả lần cuối cùng, ông về sống tại Trại Xoài - một khu vườn ở Thông Tây Hội, Gò Vấp với diện tích trên 5 hecta. Khi ông đặt tên Hồ Chí Minh cho một con đường trong trang trại giữa Sài Gòn những năm Mỹ - Ngụy tiến hành chiến dịch tố cộng ác liệt nhất - một sự kiện gây chấn động dư luận Sài Gòn thời đó.
Trong phong trào đấu tranh của đồng bào miền Nam chống Mỹ - Ngụy, Trại Xoài trở thành trụ sở của Ủy ban cứu nguy của Phật tử. Vì chuyện này, Luật sư lại bị Mỹ - Diệm bắt giam ở Tổng Nha cảnh sát cho đến ngày 1/11/1963 lúc Dương Văn Minh đảo chính lật đổ Ngô Đình Diệm, ông mới được trả tự do.
Đầu năm 1965, một số trí thức tiến bộ ở miền Nam họp ở nhà Luật sư để thành lập Phong trào tự quyết. Bản Tuyên ngôn của Phong trào được hơn 300 trí thức lớn của Sài Gòn ký tên hưởng ứng. Mỹ và chính quyền Sài Gòn hoảng sợ, dọa đẩy Luật sư Trịnh Đình Thảo, nữ Luật sư Ngô Bá Thành ra miền Bắc bằng cách thả dù từ máy bay. Trước phong thái dung dung của hai nhà trí thức lớn và phong trào đấu tranh của học sinh - sinh viên - trí thức, trong đó có nhiều trí thức nổi tiếng, địch phải từ bỏ ý định và sau đó tha bổng vì không đủ yếu tố buộc tội.
Năm 1967, địch dùng chất nổ ám hại Luật sự tại tư gia nhưng may mắn, chất nổ chỉ làm sập có một căn nhà ở phía trái, ông thoát nạn. Không ám hại được người trí thức yêu nước có uy tín lớn, Mỹ - Ngụy tạo cớ bắt và tống giam ông ở bót Ngô Quyền song vẫn không buộc tội được nên đành phải thả.
Ngày 2/4/1968, Liên minh các Lực lượng dân tộc, dân chủ và hòa bình Việt Nam được thành lập do Luật sư Trịnh Đình Thảo làm Chủ tịch, nhằm vận động các tầng lớp Nhân dân yêu nước, có tinh thần dân tộc, tham gia cuộc đấu tranh đòi chấm dứt chiến tranh, lập lại hòa bình cho đất nước. Liên minh đã cùng với Mặt trận Dân tộc Giải phóng miền Nam Việt Nam đấu tranh trong giai đoạn sôi động của cuộc chiến đấu chống xâm lược Mỹ và tay sai cả trên chiến trường lẫn bên bàn Hội nghị Paris.
Ngày 6/6/1969, Hội đồng Cố vấn Chính phủ Cách mạng Lâm thời Cộng hòa miền Nam Việt Nam được thành lập, bầu ông làm Phó Chủ tịch. Cũng trong năm này, Luật sư được Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa và Đoàn Chủ tịch Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam mời ra thăm miền Bắc. Luật sư đã kể lại chuyến thăm này trong Hồi ký “Suy nghĩ và hành động” như sau: “Khi Đoàn chúng tôi ra tới Hà Nội, tôi chưa kịp đến chào Bác, thì Bác đã cùng anh Phạm Văn Đồng bất ngờ đến thăm tôi trước. Hôm đó, Người ôm hôn tôi và hỏi nhỏ tôi: “Con đường Hồ Chí Minh đi vào nhà chú còn đó không?”. Cuộc thăm hỏi ân cần và thân thiết của vị Cha già dân tộc là một phần thưởng quý báu và thân thiết nhất cho một đứa con miền Nam của Người”.
Năm 1976, sau khi đất nước thống nhất, Luật sư Trịnh Đình Thảo được bầu làm Đại biểu Quốc hội với sự tín nhiệm cao và được Quốc hội bầu làm Ủy viên Ủy ban dự thảo Hiến pháp. Đối với tổ chức Mặt trận, nhằm đáp ứng yêu cầu cách mạng trong giai đoạn mới, từ ngày 31/1 đến ngày 4/2/1977, ba tổ chức Mặt trận: Mặt trận Dân tộc giải phóng miền Nam Việt Nam, Liên minh các Lực lượng dân tộc, dân chủ và hòa bình Việt Nam và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam đã tổ chức Đại hội tại TPHCM nhằm thống nhất thành một tổ chức duy nhất lấy tên là Mặt trận Tổ quốc Việt Nam. Luật sư Trịnh Đình Thảo được bầu làm Ủy viên Đoàn Chủ tịch khóa I nhiệm kỳ 1977 - 1983 và được tái đắc cử vào Đoàn Chủ tịch nhiệm kỳ khóa II 1983 - 1988.
Ngày 31/3/1986, Luật sư Trịnh Đình Thảo qua đời tại TPHCM, hưởng thọ 85 tuổi. Ông an nghỉ tại Nghĩa trang liệt sĩ Thành phố.
Với công lao và những đóng góp to lớn cho dân, cho đất nước, cho cách mạng, Luật sư được Nhà nước tặng nhiều huân chương cao quý như: Huân chương Độc lập hạng Nhất, Huân chương Kháng chiến chống Mỹ cứu nước hạng Nhất và truy tặng Huân chương Đại đoàn kết…