Fra 2001 til 2002 var Kelimbetov første visefinansminister i Kasakhstan. Deretter var han Minister for økonomi og budsjettplanlegging, fram til 2006. Han var administrerende direktør for Kazyna Sustainable Development Fund fra 2006 til 2008, før han igjen begynte å jobbe for Kasaskhstans president; han ledet presidentens administrasjon fra januar til oktober 2008. I oktober 2008 overtok han som direktør for det statlige investeringsfondet .