นายเทวินทร์มีประสบการณ์การทำงานด้านอุตสาหกรรมปิโตรเลียมมากกว่า 25 ปี และเคยร่วมงานกับ ปตท.สผ. มาตั้งแต่ปี 2532 ในปี 2538 ได้รับการแต่งตั้งในตำแหน่งรองผู้จัดการใหญ่สายงานวางแผนและพัฒนาธุรกิจ ดูแลรับผิดชอบด้านการจัดทำแผนกลยุทธ์ธุรกิจและขยายการลงทุนขององค์กร ต่อมาในปี 2542 — 2547 นายเทวินทร์ได้รับการแต่งตั้งในตำแหน่งรองผู้จัดการใหญ่อาวุโส โดยได้รับการมอบหมายให้ดูแลรับผิดชอบงานหลากหลายด้านตามช่วงเวลา ได้แก่ ด้านการพัฒนาธุรกิจ ด้านการขยายการลงทุนทั้งในและต่างประเทศ ด้านการสำรวจ พัฒนาและผลิตปิโตรเลียมในโครงการหลักที่ ปตท.สผ. เป็นผู้ดำเนินการ รวมทั้ง ดูแลโครงการร่วมทุนต่างๆ ทั้งในประเทศและภูมิภาค ต่อมาในปี 2547 นายเทวินทร์ได้รับการมอบหมายให้ไปปฏิบัติงานสมทบที่บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน) ในตำแหน่งผู้ช่วยกรรมการผู้จัดการใหญ่ พัฒนาธุรกิจองค์กร จนกระทั่งในปี 2551 ได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งรองกรรมการผู้จัดการใหญ่ กลยุทธ์และพัฒนาองค์กร ปตท. และในปี 2552 ได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งประธานเจ้าหน้าที่บริหารการเงิน ปตท. อีกตำแหน่งหนึ่งพร้อมทั้งดำรงตำแหน่งเป็นกรรมการของ ปตท.สผ. ด้วย ก่อนที่จะได้รับการแต่งตั้งจากคณะกรรมการ ปตท. และ ปตท.สผ. ให้กลับเข้ามาดำรงตำแหน่งประธานเจ้าหน้าที่บริหารและกรรมการผู้จัดการใหญ่ ปตท.สผ. โดยมีผลวันที่ 1 พฤษภาคม 2555
ด้านการศึกษา นายเทวินทร์ จบการศึกษาระดับปริญญาตรีจากคณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขาวิศวกรรมเคมี เกียรตินิยมอันดับ 1 จากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และศึกษาต่อระดับปริญญาโทด้านวิศวกรรมเคมี จาก Rice University ประเทศสหรัฐอเมริกา และปริญญาโทด้านวิศวกรรมปิโตรเลียม จาก University of Houston ประเทศสหรัฐอเมริกา