З 2009-го по 2010 рік працював головним спеціалістом, начальником відділу європейської інтеграції в Міністерстві охорони навколишнього природного середовища.

Працював національним консультантом у проєктах Програми розвитку ООН (2013, 2015 рр.), юристом, проєктним менеджером, виконувачем обов’язків директора в Команді підтримки реформ при Мінприроди (з 2017 року). Шахматенко у КПР займався реформою екологічного контролю, зокрема був співавтором законопроєкту "Про державну природоохоронну службу".

Займався питаннями: реформи Державної екологічної інспекції, законопроєктом № 3091 "Про екоконтроль", питаннями забруднення повітря, водойм і поліпшення природоохоронного законодавства.

Невдовзі після приходу на посаду міністра Руслана Стрільця 13 травня 2022 року Кабінет міністрів України звільнив Романа Шахматенка разом із двома іншими заступниками.

Наразі – керівник портфоліо проєктів із захисту довкілля та енергетики ПРООН в Україні.