ปี พ.ศ. 2543 นายทัศนัยได้สู่วงการการเมือง ด้วยการลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร สังกัดพรรคกิจสังคม[1] ประเภทแบ่งเขต จังหวัดเชียงใหม่ เขตเลือกตั้งที่ 1 แข่งขันกับปกรณ์ บูรณุปกรณ์ จากพรรคไทยรักไทย และสุรพงษ์ โตวิจักษณ์ชัยกุล จากพรรคประชาธิปัตย์ แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง[2][3] ต่อมา ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาเทศบาลนครเชียงใหม่ สังกัด กลุ่มเชียงใหม่คุณธรรม กระทั่งบุญเลิศ บูรณุปกรณ์ ผู้เป็นอาได้เป็นนายกองค์การบริหารส่วนจังหวัดเชียงใหม่ นายทัศนัยจึงได้ดำรงตำแหน่งเป็นรองนายกองค์การบริหารส่วนจังหวัดเชียงใหม่ ทั้งนี้ ในขณะที่นายบุญเลิศ ไม่อาจปฏิบัติหน้าที่ได้จากคดีความทางการเมือง นายทัศนัย ก็ได้รักษาราชการแทนนายบุญเลิศ

การดำรงตำแหน่งนายกเทศมนตรีนครเชียงใหม่

สมัยที่ 1

หลังจากที่ ร้อยเอกหญิง ดร.เดือนเต็มดวง ณ เชียงใหม่ ได้ลาออกจากตำแหน่งนายกเทศมนตรีนครเชียงใหม่เมื่อวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2552 ทำให้ต้องมีการเลือกตั้งนายกเทศมนตรีฯคนใหม่ ในวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2552 นายทัศนัยได้ลงสมัครรับเลือกตั้ง โดยได้รับการสนับสนุนจากกลุ่มรักเชียงใหม่ 51 พรรคเพื่อไทย และกลุ่มคนที่ชื่นชอบทักษิณ ชินวัตร โดยนายทัศนัย ได้รับเลือกมาเป็นอันดับหนึ่งด้วยคะแนนทั้งสิ้น 24,384 คะแนน ห่างจากลำดับที่สองเกือบเท่าตัว โดย กกต.กลาง ได้ประกาศรับรองผลการเลือกตั้ง ในวันที่ 29 ตุลาคม พ.ศ. 2552

ต่อมา 6 กันยายน พ.ศ. 2556 ทัศนัยได้แถลงข่าวลาออกจากตำแหน่ง ก่อนที่จะหมดวาระเพียงไม่ถึงเดือน เนื่องจากเขาจะเข้าอุปสมบทให้แก่อา คือนายปกรณ์ บูรณุปกรณ์ ที่เสียชีวิตเมื่อวันที่ 1 กันยายน [4]

สมัยที่ 2

ต่อมามีการเลือกตั้งนายกเทศมนตรีนครเชียงใหม่ ในวันที่ 3 พฤศจิกายน พ.ศ. 2556 ผลปรากฏว่านายทัศนัย ได้รับเลือกตั้งเป็นนายกเทศมนตรีนครเชียงใหม่ อีกสมัยหนึ่ง