พระยาอุดมพงศ์เพ็ญสวัสดิ์ ได้รับการแต่งตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทย (ผู้แทนราษฎรชั่วคราว พ.ศ. 2475) ขณะมีอายุได้ 59 ปี ซึ่งถือว่าเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรชุดแรก ทั้งที่มิได้เป็นหนึ่งในคณะผู้ร่วมเปลี่ยนแปลงการปกครอง ต่อมาได้รับการแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีไม่ได้ประจำกระทรวง ในรัฐบาลของพระยามโนปกรณนิติธาดา (ก้อน หุตะสิงห์) เมื่อ พ.ศ. 2476[4] และต่อมาจึงได้รับการแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทย ในรัฐบาลของพระยาพหลพลพยุหเสนา (พจน์ พหลโยธิน)[5]

ต่อมาในเหตุการณ์กบฏพระยาทรงสุรเดช เมื่อ พ.ศ. 2481 พระยาอุดมพงศ์เพ็ญสวัสดิ์ถูกกล่าวหาว่ามีส่วนร่วมในการกบฎเพื่อเปลี่ยนแปลงการปกครอง จึงถูกนำตัวขึ้นสู่การพิพากษาของศาลพิเศษที่ถูกจัดตั้งขึ้นในการนี้โดยเฉพาะ และถูกตัดสินให้จำคุกตลอดชีวิตเมื่อปี พ.ศ. 2482 โดยก่อนหน้านั้นในเหตุการณ์กบฏบวรเดช เมื่อ พ.ศ. 2476 ก็ถูกเพ่งเล็งมาก่อนแล้วว่าให้การดูแลเอาใจใส่นักโทษเป็นพิเศษในฐานะรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทย ก่อนจะได้รับการนิรโทษกรรมในยุครัฐบาลของนายควง อภัยวงศ์ เมื่อปี พ.ศ. 2487 ในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่สอง และได้รับการแต่งตั้งเป็นสมาชิกพฤติสภาชุดที่ 2 (วุฒิสภา)[6] หลังการรัฐประหารในปี พ.ศ. 2490 และพ้นจากตำแหน่งไปหลังการรัฐประหารในปี พ.ศ. 2494 และได้วางมือทางการเมืองในที่สุด แต่ก็ยังคงติดตามการเปลี่ยนแปลงของบ้านเมืองมาตลอดจนกระทั่งถึงแก่อนิจกรรม[1]