ดร.วิชัย ตันศิริ เคยเป็นอาจารย์คณะมนุษยธรรมศึกษาและสังคมศาสตร์ วิทยาลัยวิชาการศึกษา (ปัจจุบันคือมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ) เคยดำรงตำแหน่งสำคัญในวงการประวัติศาสตร์ และวงการการศึกษา อาทิ รองผู้แทนถาวรประจำองค์การศึกษาวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติ (UNESCO) และตำแหน่งทางราชการในกระทรวงศึกษาธิการ อาทิ รองอธิบดีกรมวิชาการ รองอธิบดีกรมการศึกษานอกโรงเรียน เลขาธิการ ก.ค. และเลขาธิการคณะกรรมการการศึกษาแห่งชาติ

งานการเมือง

ดร.วิชัย เข้าสู่งานการเมืองโดยการเข้าร่วมงานกับพรรคประชาธิปัตย์ ได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร กรุงเทพมหานคร และได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการ ในรัฐบาลนายชวน หลีกภัย (2) ต่อมาในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2544 ได้ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 37 แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง หลังจากนั้น ดร.วิชัย ก็ไม่ได้ลงสมัครรับเลือกตั้งอีก แต่ยังคงรับหน้าที่เป็นกรรมการที่ปรึกษาของพรรคประชาธิปัตย์