ชัชวาลย์ ชมภูแดง เป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดร้อยเอ็ด ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2518 สังกัดพรรคพลังใหม่[2] และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.อีกครั้งในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2531 สังกัดพรรคพลังสังคมประชาธิปไตย ซึ่งนายชัชวาลย์ เป็นหัวหน้าพรรค และเป็น ส.ส.เพียงคนเดียวของพรรคต่อมาในการเลือกตั้งเดือนมีนาคม พ.ศ. 2535 ได้ย้ายเข้ามาเป็นรองหัวหน้าพรรคสามัคคีธรรม[3] ได้รับเลือกตั้งในสังกัดพรรคสามัคคีธรรม และได้รับเลือกเป็น ส.ส.อีก 2 สมัย คือ การเลือกตั้งเดือนกันยายน พ.ศ. 2535 และการเลือกตั้ง พ.ศ. 2538 ในสังกัดพรรคชาติไทยทั้ง 2 สมัย เคยได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีประจำสำนักนายกรัฐมนตรี ในรัฐบาลพลเอกสุจินดา คราประยูร ในปี พ.ศ. 2535[4] ต่อมาในรัฐบาลของพันตำรวจโท ทักษิณ ชินวัตร ได้รับแต่งตั้งเป็นรองโฆษกประจำสำนักนายกรัฐมนตรี

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 นายชัชวาลย์ ชมภูแดง ได้ลงสมัครรับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร ในเขตเลือกตั้งที่ 5 จังหวัดร้อยเอ็ด สังกัดพรรคภูมิใจไทย[5] แต่ไม่ได้รับการเลือกตั้ง โดยแพ้ให้กับนางเอมอร สินธุไพร จากพรรคเพื่อไทย

ใน พ.ศ. 2561 นายชัชวาลย์ได้ย้ายเข้ามาสังกัด พรรคพลังธรรมใหม่ โดยรับตำแหน่งที่ปรึกษาพรรค