Potrivit Ministerului Afacerilor Externe, Dănuţ Sebastian Neculăescu este secretar de stat pentru afaceri strategice şi lucrează în Ministerul Afacerilor Externe al României din octombrie 2002.
În perioada 2017-2019 a deţinut funcţia de secretar de stat pentru relaţii cu vecinătatea estică şi relaţii multilaterale la nivel global, iar în intervalul aprilie – iulie 2017 a îndeplinit funcţia de consilier de stat în cadrul aparatului propriu de lucru al Prim-ministrului. Anterior, din iunie 2016 şi până aprilie 2017 a deţinut funcţia de secretar de stat pentru afaceri strategice şi, ulterior, pentru afaceri regionale în cadrul Ministerului Afacerilor Externe.
De asemenea, Neculăescu participat la consultări în cadrul Celei de a V-a reuniune a Task-Force-ului pentru implementarea Declaraţiei comune privind Parteneriatul Strategic pentru secolul XXI între România şi SUA.
În perioada august 2015 – iunie 2016, a ocupat poziţia de director general pentru afaceri strategice, iar în intervalul octombrie 2011 – ianuarie 2013, respectiv noiembrie 2013 – august 2015 a îndeplinit funcţia de director pentru politici de securitate.
În intervalul mai 2009 – septembrie 2011 a fost adjunctul reprezentantului permanent al României pe lângă Agenţia Internaţională pentru Energie Atomică (AIEA), iar anterior, în intervalul martie 2004 – decembrie 2006,