Sinem Dedetaş, kariyer hayatına Delta Denizcilik firmasında yapısal analiz ve yapısal tasarım mühendisi olarak başladı. Daha sonra RINA'da (Registro İtaliano Navale) plan onay mühendisi olarak görev yaptı. Matesis Denizcilik ve Mühendislik firmasında genel müdür olarak çalışan Dedetaş, bu görev süresince ulusal ve uluslararası denizcilik faaliyetleri ile araştırma ve geliştirme projelerinde araştırmacı, program koordinatörü ve yönetici olarak görev yaptı.
2014 yıllarında TMMOB Gemi Mühendisleri Odası Yönetim Başkanı olarak seçildi ve bu görevi 2016 yılına kadar yürüttü.
Dedetaş'ın özel sektördeki çalışma alanları arasında gemi inşaatı ve işletmeciliği, enerji verimliliği, optimizasyon, farklı malzemelerin gemi yapısında kullanılması, yakın deniz taşımacılığı ve küçük tekneler bulunmaktadır.
2019 yılında İstanbul Büyükşehir Belediyesi İştirak Şirketi olan İstanbul Şehir Hatları A.Ş’ye Genel Müdür atanan Sinem Dedetaş, buradaki görev sürecinde kadın istihdamını yüzde 295 oranında artırdı. Ayrıca tarihi Haliç Tersanesi’ni faaliyete geçirerek dünyanın yaşayan en eski tersanesi konumuna getirmek gibi pek çok başarılı proje yönetti.
2023 yılında ise Uluslararası Toplu Taşımacılar Birliği (UITP) Su Yolu Komitesi başkanlığı görevine getirildi.