ชาตรี ลงสมัครรับลือกตั้งในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2526 จังหวัดอุบลราชธานี เขต 2 สังกัดพรรคกิจสังคม ร่วมกับ ผัน บุญชิต และตุ่น จินตะเวช ได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรยกทีม แต่ในปี 2529 เขาไม่ได้รับเลือกตั้ง จนกระทั่งในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2531 ได้รับเลือกตั้งอีกครั้งในนามพรรคกิจสังคม

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป กันยายน พ.ศ. 2535 เขาได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.สมัยที่ 3 โดยในครั้งนี้ย้ายมาสังกัดพรรคชาติไทย และเป็น ส.ส.สมัยที่ 4 ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2539 ต่ออมาในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2544 เขาย้ายไปร่วมงานกับพรรคไทยรักไทย และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.สมัยที่ 5 แต่ในปี 2548 เขาแพ้ให้กับ ตุ่น จินตะเวช จากพรรคมหาชน

ชาตรี ย้ายไปร่วมงานกับพรรคพลังประชาชน และลงสมัครรับเลือกตั้งในปี 2550 แต่ได้คะแนนเป็นลำดับที่ 4 ไม่ได้รับเลือกตั้ง[1]

ชาตรี เคยดำรงตำแหน่งเลขานุการรัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการ ในปี 2544