ธีรัจชัยเริ่มทำงานด้วยการเป็นทนายความตั้งแต่ พ.ศ. 2534[1] จากนั้นเข้าสู่การเมืองด้วยการทำงานในฝ่ายกฎหมายของพรรคไทยรักไทยในปี พ.ศ. 2545[2] และได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งที่ปรึกษารัฐมนตรีประจำสำนักนายกรัฐมนตรี จนถึงปี พ.ศ. 2546 จึงย้ายมาดำรงตำแหน่งที่ปรึกษารัฐมนตรีว่าการกระทรวงพลังงาน และที่ปรึกษารัฐมนตรีว่าการกระทรวงยุติธรรมระหว่างปี พ.ศ. 2546 ถึง พ.ศ. 2548[1][3]

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 ธีรัจชัยลงสมัครรับเลือกตั้งในกรุงเทพมหานคร เขต 15 สังกัด พรรครักษ์สันติ แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง

ในปี พ.ศ. 2561 ธีรัจชัยได้เข้าร่วมพรรคอนาคตใหม่ และลงสมัครรับเลือกตั้งแบบบัญชีรายชื่อในลำดับที่ 47 และได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรสมัยแรก[4] เขามีผลงานโดดเด่นในการอภิปรายคุณสมบัติการเป็นรัฐมนตรีของร้อยเอก ธรรมนัส พรหมเผ่า รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ในการอภิปรายทั่วไปเพื่อลงมติไม่ไว้วางใจรัฐมนตรีไทย พ.ศ. 2563[5] ภายหลังพรรคอนาคตใหม่ถูกยุบพรรค เขาได้ย้ายไปสังกัดพรรคก้าวไกลในเดือนมีนาคมปีเดียวกัน

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2566 เขาขยับไปลงสมัครรับเลือกตั้งแบบแบ่งเขตในกรุงเทพมหานคร เขต 18 และได้รับเลือกตั้ง[6]

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

ธีรัจชัยได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรมาแล้ว 2 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 บัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคอนาคตใหม่ → พรรคก้าวไกล
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2566 กรุงเทพมหานคร สังกัดพรรคก้าวไกล