ประเสริฐ บุญสม เป็นนักการเมืองชาวไทย ด้วยบุคลิกความเป็นคนชอบช่วยเหลือผู้คน[2] จึงได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจัดหวัดพระนครศรีอยุธยา ครั้งแรกในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2500[3] สังกัดพรรคเสรีมนังคศิลา และได้รับเลือกตั้งอีกครั้งในการเลือกตั้งในเดือนธันวาคมของปีเดียวกัน[4]

ต่อมาในปี พ.ศ. 2512 แม้ว่าจะห่างจากการเลือกตั้งไปนานกว่าสิบปี เขาก็ยังคงลงสมัครรับเลือกตั้ง โดยได้ย้ายไปสังกัดพรรคสหประชาไทย ของจอมพลถนอม กิตติขจร และได้รับเลือกตั้งเป็นสมัยที่ 3 จากนั้นได้รับเลือกตั้งอีกครั้งในนามพรรคสังคมชาตินิยม ซึ่งเขาเป็นกรรมการอำนวยการพรรคด้วย[5] ในปี พ.ศ. 2518 และเขาได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการ ในรัฐบาลของหม่อมราชวงศ์คึกฤทธิ์ ปราโมช[6] และพ้นจากตำแหน่งในการปรับคณะรัฐมนตรี ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2519[7] ซึ่งมีการชักชวนพรรคเกษตรสังคม เข้ามาร่วมรัฐบาล ส่งผลให้เกิดความไม่พอใจในพรรคร่วมรัฐบาล จนนำไปสู่การยุบสภาผู้แทนราษฎร ในอีก 3 วันต่อมา

เขาว่างเว้นจากการเป็น ส.ส. ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2519 เนื่องจากเขาลาออกจากพรรคสังคมชาตินิยมซึ่งให้เหตุผลว่าอุดมการณ์ไม่ตรงกัน โดยแพ้ให้กับผู้สมัครหน้าใหม่จากพรรคเกษตรสังคม คือ สมพงษ์ ตรีสุขี และบุญพันธ์ แขวัฒนะ และกลับมาได้รับเลือกตั้งอีกครั้งในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2522 ในนามพรรคชาติไทย

ผลงานที่โดดเด่นคือ การผลักดันให้มีการสร้างโรงเรียนมัธยมประจำอำเภอในจังหวัดพระนครศรีอยุธยา และการพิจารณาร่างพระราชบัญญัติครู[8]

นอกจากการเป็น ส.ส.แล้ว นายประเสริฐ ยังเป็นผู้สนับสนุน ผลักดันนักการเมืองหน้าใหม่หลายคน เช่น เผอิญ ศรีภูธร วิเชียร กลิ่นสุคนธ์ อนันต์ บูรณวณิช และอุทัย ชุณหะจันทน