พระองค์ท่าน ทรงจบการศึกษาระดับปริญญาตรี นิติศาสตรบัณฑิต มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ด้วยคะแนนเกียรตินิยมอันดับสอง และปริญญารัฐศาสตรบัณฑิต มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช ด้วยคะแนนเกียรตินิยมอันดับหนึ่ง และจบการศึกษาในระดับปริญญามหาบัณฑิต สาขานิติศาสตร์ (LL.M.) ปริญญาดุษฎีบัณฑิต ด้านนิติศาสตร์ (J.S.D.) มหาวิทยาลัยคอร์แนล เมืองอิทากา มลรัฐนิวยอร์ก ซึ่งเป็นหนึ่งในมหาวิทยาลัยกลุ่ม Ivy League อันมีชื่อเสียงของสหรัฐอเมริกา และทรงฝึกงานกับบริษัทที่ปรึกษากฎหมายชั้นนำของสหรัฐอเมริกา ในกรุงวอชิงตัน โดยทรงให้คำแนะนำเกี่ยวกับกฎหมายการค้าระหว่างประเทศ นอกจากนั้นยังได้ทรงฝึกงานกับสำนักงานอัยการประจำนครนิวยอร์ก (The Off ice of the District Attorney of New York)
อย่างไรก็ตาม ก่อนเข้ามาทำหน้าที่อัยการนั้น พระองค์ท่าน ทรงรับราชการตำแหน่งนายทหารพระธรรมนูญระดับร้อยเอก หน่วยบัญชาการถวายความปลอดภัย กองบัญชาการทหารสูงสุด ในปี 2543 ก่อน และในปี 2549 : ทรงรับราชการตำแหน่งเลขานุการเอก คณะทูตถาวรแห่งประเทศไทยประจำสหประชาชาติ ณ นครนิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา จนกระทั่งในปี 2550 : ทรงรับราชการตำแหน่งอัยการผู้ช่วย สถาบันพัฒนาข้าราชการฝ่ายอัยการ อัยการประจำกอง สำนักงานอัยการพิเศษ ฝ่ายคดีอาญา 3 อัยการประจำกอง สำนักงานอัยการพิเศษ ฝ่ายคดียาเสพติด 1 อัยการจังหวัดผู้ช่วย จังหวัดอุดรธานี ปี 2552 : รองอัยการจังหวัดอุดรธานี สำนักงานอัยการจังหวัดอุดรธานี

ปี 2553 : รองอัยการจังหวัดพัทยา สำนักงานอัยการจังหวัดพัทยา ปี 2554 : รองอัยการจังหวัดหนองบัวลำภู สำนักงานอัยการจังหวัดหนองบัวลำภู อัยการจังหวัด สำนักงานอัยการจังหวัดหนองบัวลำภู เอกอัครราชทูตผู้แทนถาวรแห่งประเทศไทยประจำสำนักงานสหประชาชาติ ณ กรุงเวียนนา ปี 2555 : เอกอัครราชทูต สถานเอกอัครราชทูต ณ กรุงเวียนนา สาธารณรัฐออสเตรีย และเอกอัครราชทูตประจำคณะกรรมาธิการแห่งสหประชาชาติว่าด้วยการป้องกันอาชญากรรมและความยุติธรรมทางอาญา ณ กรุงเวียนนา สาธารณรัฐออสเตรีย
ปี 2557 : อัยการจังหวัดประจำสำนักงานอัยการสูงสุด สำนักงานอัยการจังหวัดหนองบัวลำภู ปี 2558 : อัยการจังหวัดประจำสำนักงานอัยการสูงสุด (ข้าราชการอัยการชั้น 4) สำนักงาน คดียาเสพติด ปี 2560 : อัยการจังหวัดคุ้มครองสิทธิและช่วยเหลือทางกฎหมายและการบังคับคดีจังหวัดระยอง (ข้าราชการอัยการชั้น 4) ปี 2560 : อัยการจังหวัดคุ้มครองสิทธิและช่วยเหลือทางกฎหมายและการบังคับคดีจังหวัดระยอง ให้ทรงดำรงตำแหน่ง อัยการผู้เชี่ยวชาญ (ข้าราชการอัยการชั้น 5) สำนักงานอัยการภาค 2 สำนักงานอัยการสูงสุด

และล่าสุด เมื่อปี 2564 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้รับโอนข้าราชการฝ่ายอัยการเป็นข้าราชการในพระองค์ ฝ่ายทหาร และพระราชทานพระยศทหาร พลโทหญิง สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าพัชรกิติยาภา นเรนทิราเทพยวดี กรมหลวงราชสาริณีสิริพัชร มหาวัชรราชธิดา อัยการผู้เชี่ยวชาญ สำนักงานอัยการภาค 2 สำนักงานอัยการสูงสุด ทรงดำรงตำแหน่งเสนาธิการกองบัญชาการ ทหารมหาดเล็กราชวัลลภรักษาพระองค์ หน่วยบัญชาการถวายความปลอดภัยรักษาพระองค์ (อัตราพลเอก)
ทั้งนี้ในระหว่างการรับราชการทรงเป็นอัยการ มีการทำหน้าที่เฉกเช่นเดียวกับอัยการทั่วไป จนเป็นที่ยอมรับของอัยการด้วยกันเอง รวมถึงประชาชนด้วย และที่ถือว่าเป็นที่น่าชื่นชมในพระปรีชาสามารถให้นานาชาติประจักษ์ ก็เมื่อวันที่ 13 ธันวาคม 2554 ได้มีการประชุมของคณะกรรมาธิการการป้องกันอาชญากรรมและความยุติธรรมทางอาญา สมัยที่ 20 โดยการประชุมในวันนี้ เป็นการประชุมครั้งสุดท้ายของคณะกรรมาธิการแห่งสหประชาชาติ ว่าด้วยการป้องกันอาชญากรรมและความยุติธรรมทางอาญา สมัยที่ 20 ซึ่งมีวาระในการรับรองรายงานร่างมติต่าง ๆ และการลงมติรับรองคณะผู้บริหารของคณะกรรมาธิการฯ ชุดใหม่ ซึ่งเป็นสมัยที่ 21 ที่จะดำรงตำแหน่งเป็นระยะเวลา 1 ปี เพื่อเป็นประธานการประชุมในด้านที่เกี่ยวกับภารกิจของคณะกรรมาธิการการป้องกันอาชญากรรมและความยุติธรรมทางอาญา หรือ CCPCJ

ในโอกาสนี้ พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา (พระนามขณะนั้น) ทรงได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งประธานคณะกรรมาธิการแห่งสหประชาชาติว่าด้วยการป้องกันอาชญากรรมและความยุติธรรมทางอาญา สมัยที่ 21 โดยจะทรงปฏิบัติพระภารกิจในฐานะประธานคณะกรรมาธิการฯ ตั้งแต่เดือนธันวาคม 2554 จนถึงเดือนธันวาคม 2555 ด้วยพระปรีชาสามารถ และพระวิสัยทัศน์ที่กว้างไกลในพระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา ด้านการส่งเสริมสิทธิมนุษยชนในกระบวนการยุติธรรม เพื่อประโยชน์สุขของสังคมและประเทศชาติ
ถือเป็นความภาคภูมิใจของปวงชนชาวไทยที่พระเจ้าหลานเธอฯ ทรงมีพระอัจฉริยภาพเป็นที่ยอมรับในระดับนานาประเทศ สมควรเป็นอย่างยิ่งที่จะร่วมกันถวายการสดุดีแด่พระเจ้าหลานเธอฯ ในฐานะ “เจ้าหญิงนักกฎหมาย” เพื่อเป็นกำลังใจให้ทรงมีพระวิริยะสืบสานพระภารกิจอันทรงคุณค่าต่อการพัฒนาประเทศไทยให้เจริญก้าวหน้าทัดเทียมอารยประเทศสืบไป

ในวันที่ 20 พฤษภาคม 2552 มหาวิทยาลัยมหิดลถวายปริญญาปรัชญาดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาวิชาอาชญาวิทยา การบริหารงานยุติธรรมและสังคม ประจำปีการศึกษา 2551 แด่พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา ซึ่งสภามหาวิทยาลัยมหิดลมีมติถวายในฐานะที่ทรงบำเพ็ญพระภารกิจทั้งด้านการศึกษา การทูต กระบวนการยุติธรรม การอาชีพ และการสังคมสงเคราะห์โดยทรงดำรงตำแหน่งเป็นองค์ทูตสันถวไมตรีกองทุนการพัฒนาเพื่อสตรีแห่งสหประชาชาติ รวมทั้งทรงรณรงค์ต่อต้านการใช้ความรุนแรงต่อเด็กและสตรี ทำให้สังคมไทยตระหนักถึงความรับผิดชอบและเกิดจิตสำนึกในการดูแลเด็กและสตรี ถัดมาสองปีติดต่อกัน มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ได้ถวายปริญญาศิลปศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาการบริหารงานยุติธรรมและปริญญานิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ แด่พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา ในฐานะที่ทรงคุณวุฒิในด้านการบำเพ็ญพระภารกิจทั้งด้านการศึกษา การทูต การอาชีพ การสังคมสงเคราะห์ กระบวนการยุติธรรม
การให้ความช่วยเหลือแก่ทั้งผู้ต้องขังหญิงและชายผู้กระทำความผิด ผู้ถูกคุมความประพฤติภายใต้โครงการ “กำลังใจ” (Inspire) ซึ่งมีวัตถุประสงค์หลักคือ การส่งเสริม การให้กำลังใจ การให้โอกาส และการสงเคราะห์อื่น ๆ ที่จำเป็นแก่บุคคลเหล่านี้ เพื่อสังคมไทยจักได้เป็นสังคมที่พร้อมจะเป็นกำลังใจและให้โอกาสแก่ผู้ที่เคยก้าวพลาดให้กลับมาดำรงชีวิตเป็นคนดีของสังคมได้อย่างปกติสุข ในปี 2554 สภามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ในคราวประชุมครั้งที่ 332 (5/2554) เมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม 2554 มีมติเป็นเอกฉันท์ให้ถวายปริญญานิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์แด่พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา เพื่อเทิดพระเกียรติคุณให้แผ่ไพศาลที่ทรงมีพระอัจฉริยภาพด้านกฎหมาย กระบวนการยุติธรรม การทูต การอาชีพและสังคมสงเคราะห์ อีกทั้งทรงประกอบพระกรณียกิจด้วยพระปรีชาสามารถและพระวิริยอุตสาหะเพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิตประชาชน และส่งเสริมสิทธิมนุษยชนในกระบวนการยุติธรรมเพื่อประโยชน์แก่ประเทศ
ชาติและพสกนิกรชาวไทย เป็นที่ประจักษ์อย่างแพร่หลาย โดยมีพิธีถวายปริญญานิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์เมื่อวันที่ 21 มกราคม 2555 ณ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตหาดใหญ่ จังหวัดสงขลา

พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา ทรงรับการถวายปริญญานิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์จากคณะนิติ ศาสตร์ ชิคาโกเค้นท์ สถาบันเทคโนโลยีแห่งอิลลินอยส์ สหรัฐ อเมริกา เมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม 2555 พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าพัชรกิติยาภา เสด็จไปยังสถาบันเทคโนโลยีแห่งอิลลินอยส์ในพิธีประสาทปริญญาของสถาบันเทคโนโลยีแห่งอิลลินอยส์ โอกาสนี้ ทรงฉลองพระองค์ครุยวิทยฐานะของสถาบันฯ และทรงพระดำเนินร่วมแถวคณบดี คณาจารย์ของสถาบันฯ ไปยังเวทีกลางแจ้ง เพื่อร่วมพิธีประสาทปริญญาบัตร จากนั้นนายจอห์น แอนเดอร์สัน อธิการบดีสถาบันเทคโนโลยีแห่งอิลลินอยส์ ถวายปริญญานิติศาสตรดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ ในฐานะที่ทรงปฏิบัติพระกรณียกิจต่าง ๆ ในฐานะนักกฎหมาย และนักการทูต ทรงปรับใช้วิชาความรู้ด้านกฎหมายที่ทรงศึกษา และด้านกระบวนการยุติธรรมที่ทรงสนพระทัย มาสู่การปฏิบัติในช่วงระยะเวลาที่ทรงดำรงตำแหน่งเป็นพนักงานอัยการ
และที่สำคัญเป็นอย่างยิ่งและเป็นแนวทางอันคุโณปการแก่วงการยุติธรรมรวมถึงผู้ต้องขังต่าง ๆ ก็คือ เมื่อพระองค์ทรงมีพระวิสัยทัศน์ในการผลักดันประเด็นที่เป็นบรรทัดฐานระหว่างประเทศให้มีผลต่อการพัฒนากฎหมายภายในประเทศ จนทำให้เกิดผลงานเป็นที่ประจักษ์ ดังเช่น ทรงพระดำริริเริ่มโครงการกำลังใจ เมื่อปี 2550 เพื่อช่วยเหลือส่งเสริมและพัฒนากลุ่มเป้าหมายผู้ต้องขังสตรี เด็กติดผู้ต้องขัง กลุ่มเด็กและเยาวชนที่กระทำผิดและกลุ่มผู้ขาดโอกาสอื่น ๆ ในกระบวนการยุติธรรม ให้สามารถกลับมาดำรงชีวิตเป็นคนดีของสังคมได้อย่างปกติสุข ในสิ่งที่ไม่ซ้ำซ้อนกับทางราชการ

ต่อมาพระองค์ทรงริเริ่มโครงการยกร่างมาตรฐานการพัฒนามาตรฐานผู้ต้องขังหญิง Enhancing Lives of Female Inmates หรือ ELFI เมื่อปี 2551 ซึ่งมุ่งมั่นการยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้ต้องขังหญิงทั่วโลก ผ่านการจัดทําข้อเสนอในนามประเทศไทย เพื่อผลักดันให้เป็น “ข้อกำหนดสหประชาชาติว่าด้วยการปฏิบัติต่อผู้ต้องขังหญิง และมาตรการที่มิใช่การคุมขังสำหรับผู้กระทำผิดหญิง” (United Nations Rules for the Treatment of Women Prisoners and Non-custodial Measures for Women Offenders) The Bangkok Rules ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดีบนเวทีโลก และได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการจากที่ประชุมสมัชชาสหประชาชาติสมัยที่ 65
ถือได้ว่าสมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าพัชรกิติยาภา นเรนทิราเทพยวดี กรมหลวงราชสาริณีสิริพัชร มหาวัชรราชธิดา เป็นเจ้าหญิงแห่งกฎหมายไทย อย่างไร้ที่ติแต่อย่างใด.