วิชัย ชัยจิตวณิชกุล มีอาชีพหลักเป็นแพทย์ เคยเป็นผู้อำนวยการโรงพยาบาลอำเภอเพ็ญ ต่อมาได้เข้ามาทำงานการเมืองโดยได้รับเลือกตั้งในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป มีนาคม พ.ศ. 2535 สังกัดพรรคความหวังใหม่ เป็นสมัยแรก และได้รับเลือกตั้งเรื่อยมาอีกในปี พ.ศ. 2535 (กันยายน) พ.ศ. 2538 และ พ.ศ. 2539 จากนั้นในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2544 เขาได้รับเลือกตั้งในนามพรรคชาติพัฒนา และได้เข้าร่วมกับพรรคไทยรักไทยในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2548 ในครั้งนั้นเขาได้รับแต่งตั้งเป็นกรรมการบริหารพรรค และถูกตัดสิทธิ์ทางการเมืองพร้อมกับสมาชิกบ้านเลขที่ 111 ด้วย

นายแพทย์วิชัย เคยดำรงตำแหน่งข้าราชการการเมืองหลายตำแหน่ง และในปี พ.ศ. 2540 เขาได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงพาณิชย์ ในรัฐบาลพลเอกชวลิต ยงใจยุทธ[2] ซึ่งเป็นช่วงหลังเกิดวิกฤตการณ์การเงินในเอเชีย พ.ศ. 2540

ในปี พ.ศ. 2561 เขาได้ร่วมกับนักการเมืองหลายคนในการจัดตั้งพรรคการเมืองในชื่อพรรคพลังพลเมืองไทย[3]