กำชัย ลงเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรครั้งแรกใน พ.ศ. 2526 สังกัดพรรคกิจสังคม และได้รับเลือกเรื่อยมารวม 5 ครั้ง

กำชัย ได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีในรัฐบาลพลเอกสุจินดา คราประยูร เป็นเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงคมนาคม (ครม.48) [2][3] และ ในรัฐบาลนายชวน หลีกภัย เป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการ (ครม.50)[4]

ก่อนที่ต่อมาจะไม่ได้รับเลือกตั้ง ในปี พ.ศ. 2544 โดยพ่ายแพ้ให้กับ นายประดุจ มั่นหมาย จากพรรคไทยรักไทย และวางมือทางการเมืองในที่สุด

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

กำชัย เรืองกาญจนเศรษฐ์ ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรมาแล้ว 5 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2526 จังหวัดสุรินทร์ สังกัดพรรคกิจสังคม
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2529 จังหวัดสุรินทร์ สังกัดพรรคกิจสังคม
3. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป มีนาคม พ.ศ. 2535 จังหวัดสุรินทร์ สังกัดพรรคกิจสังคม
4. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป กันยายน พ.ศ. 2535 จังหวัดสุรินทร์ สังกัดพรรคชาติพัฒนา (พ.ศ. 2535)
5. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2538 จังหวัดสุรินทร์ สังกัดพรรคชาติพัฒนา (พ.ศ. 2535)