Từ năm 1984 đến năm 1992, Ralph Northam là sĩ Bác sĩ quân y của Lục quân Hoa Kỳ. Trong thời gian phục vụ trong quân đội, ông đã hoàn thành khóa học nội trú nhi khoa tại Trung tâm Y tế quân đội Brooke ở San Antonio, Texas, tiếp theo là nghiên cứu sinh thần kinh học tại Trung tâm Y tế quân đội Walter Reed ở thủ đô Washington, D.C. và Bệnh viện Johns Hopkins ở Baltimore, Maryland. Thời kỳ đó, trong Chiến tranh Vùng Vịnh, ông đã điều trị những thương vong đã được sơ tán tại Trung tâm Y tế khu vực Landstuhl ở Đức. Ralph Northam giải ngũ khỏi Quân đội Hoa Kỳ năm 1992 với cấp bậc Thiếu tá, sau khi hoàn thành tám năm phục vụ. Kể từ năm 1992, ông là bác sĩ thần kinh nhi khoa tại Bệnh viện Nhi King's Daughters ở Norfolk, Virginia.