Od 2004 pracował jako dealer walutowy w Powszechnej Kasie Oszczędności Banku Polskim, potem od 2005 do 2006 był zatrudniony w CALYON Corporate & Investment Bank jako specjalista do spraw obligacji i instrumentów pochodnych w Europie Środkowo-Wschodniej. W latach 2006–2010 pozostawał wiceprezesem londyńskiego funduszu hedgingowego należącego do grupy Swiss Re, odpowiadał za strategię dotyczącą instrumentów dłużnych, indeksów giełdowych instrumentów pochodnych oraz walut rynków wschodzących. W okresie 2010–2011 zatrudniony jako prop trader w Espirito Santo Investment Bank Polska, a od 2011 do 2014 w PKO TFI jako wicedyrektor departamentu zarządzania portfelami papierów dłużnych. Od lutego do sierpnia 2015 był ekspertem do spraw gospodarczych w Kancelarii Prezydenta RP, następnie od października do grudnia 2015 starszym menedżerem w Money Makers TFI[2].
W grudniu 2015 powołany na stanowisko podsekretarza stanu w Ministerstwie Finansów[4]. Zakończył pełnienie tej funkcji po złożeniu rezygnacji z dniem 23 grudnia 2020[5]. Dwukrotnie pełnił funkcję przewodniczącego Komisji Nadzoru Audytowego – w latach 2015–2016 oraz od 2018 do czasu likwidacji tej instytucji w 2019[6][7]. W latach 2015–2018 był członkiem Komisji Nadzoru Finansowego jako przedstawiciel ministra właściwego do spraw instytucji finansowych[8][9].
26 października 2021 dołączył do drugiego rządu Mateusza Morawieckiego, obejmując w nim stanowisko ministra rozwoju i technologii[11]. 24 marca 2022 premier Mateusz Morawiecki złożył wniosek do prezydenta Andrzeja Dudy o odwołanie Piotra Nowaka z zajmowanego stanowiska[12]; prezydent odwołał go 7 kwietnia tegoż roku[13]. W tym samym miesiącu wszedł w skład zarządu PZU[14], w którym zasiadał do lutego 2024[15].