จิรวุฒิ สิงห์โตทอง ได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคไทยรักไทย ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2548 ต่อมาในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2550 เขาลงสมัครรับเลือกตั้งในนามพรรคชาติไทย แต่แพ้ให้กับสรวุฒิ เนื่องจำนงค์ และพลตำรวจตรี วีระ อนันตกูล จากพรรคประชาธิปัตย์ และในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 จิรวุฒิย้ายไปสังกัดพรรคเพื่อไทย และลงสมัครรับเลือกตั้งแข่งกับสรวุฒิ เนื่องจำนงค์ แต่ก็ไม่ได้รับเลือกตั้งอีกครั้ง และในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 จิรวุฒิก็ลงสมัครรับเลือกตั้งแข่งขันกับสรวุฒิ ซึ่งย้ายไปสังกัดพรรคพลังประชารัฐ แต่เป็นสรวุฒิที่ชนะการเลือกตั้งอีกสมัย

ในปี 2563 จิรวุฒิ ให้การสนับสนุนคณะก้าวหน้า[2] ในนามหัวหน้ากลุ่ม อนค.ชลบุรี[3] โดยการส่งบุตรสาว พลอยลภัสร์ สิงห์โตทอง ลงสมัครนายกองค์การบริหารส่วนจังหวัดชลบุรี[4] แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง

ในปี 2565 เมื่อพรรคเพื่อไทยเลือกส่งสรวุฒิ ลงสมัครในนามพรรคเพื่อไทย[5] ส่งผลให้จิรวุฒิ ตัดสินใจย้ายไปร่วมงานกับสุชาติ ชมกลิ่น[6] แกนนำชลบุรีพรรครวมไทยสร้างชาติ และลงสมัครรับเลือกตั้งในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2566 และสามารถเอาชนะสรวุฒิ เนื่องจำนงค์ ได้เป็น ส.ส.ชลบุรี สมัยแรก