นายพิเชฐ พัฒนโชติ ประกอบอาชีพเป็นนักกฎหมาย และเริ่มทำงานการเมืองโดยการเป็นสมาชิกวุฒิสภา ในการเลือกตั้งสมาชิกวุฒิสภาครั้งแรกในประเทศไทย เมื่อวันที่ 4 มีนาคม พ.ศ. 2543 ที่จังหวัดนครราชสีมา[1] และได้รับเลือกจากวุฒิสภาให้ดำรงตำแหน่ง รองประธานวุฒิสภา คนที่ 1 เมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2544 แทนนายเฉลิม พรหมเลิศ[2] และได้ลาออก เมื่อวันที่ 6 มีนาคม พ.ศ. 2546[3]

ในการขับไล่ พ.ต.ท.ทักษิณ ชินวัตร ในปี พ.ศ. 2549 และ การชุมนุมขับไล่รัฐบาลนอมินีของทักษิณ ในปี พ.ศ. 2551 โดยพันธมิตรประชาชนเพื่อประชาธิปไตย นายพิเชฐได้เข้าร่วมกับทางกลุ่มพันธมิตรฯทั้งสองครั้ง

ในการเลือกตั้งเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2550 นายพิเชฐได้ลงรับสมัครเลือกตั้ง ส.ส. ในเขต 1 จังหวัดนครราชสีมา สังกัดพรรคประชาธิปัตย์ แต่ไม่ได้รับการเลือกตั้ง

ในรัฐบาลที่มีนายอภิสิทธิ์ เวชชาชีวะ เป็นนายกรัฐมนตรี ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นที่ปรึกษารัฐมนตรีว่าการกระทรวงสาธารณสุข นายวิทยา แก้วภราดัย แต่ต่อมาได้ลาออกหลังจากที่นายวิทยาได้ขอลาออกเนื่องจากปัญหาการทุจริตในปลายปี พ.ศ. 2552[4]

หลังการตั้งพรรคการเมืองใหม่ (กมม.) ของทางกลุ่มพันธมิตรฯ นายพิเชฐ ได้รับแต่งตั้งเป็นรองหัวหน้าพรรคการเมืองใหม่[5] ต่อมาในปลายเดือนเมษายน พ.ศ. 2554 ได้ลาออกจากตำแหน่งเพื่อไปร่วมงานกับพรรคการเมืองอื่น[6] โดยการเลือกตั้งในวันที่ 3 กรกฎาคม พ.ศ. 2554 ได้ลงรับสมัครเลือกตั้งแบบบัญชีรายชื่อลำดับที่ 9 พรรคมาตุภูมิ[7] แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง