วินัย เริ่มเข้าสู่วงการการเมือง ด้วยการเป็นผู้ช่วยดำเนินงานสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร และสมาชิกสภาเขต และ ประธานสภาเขตพญาไท ต่อมาลงเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรครั้งแรกในเดือนกันยายน พ.ศ. 2535 สังกัดพรรคประชาธิปัตย์ และได้รับเลือกติดต่อกันรวม 6 ครั้ง

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

วินัย เสนเนียม ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรทั้งหมด 6 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป กันยายน พ.ศ. 2535 จังหวัดสงขลา สังกัดพรรคประชาธิปัตย์
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2538 จังหวัดสงขลา สังกัดพรรคประชาธิปัตย์
3. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2539 จังหวัดสงขลา สังกัดพรรคประชาธิปัตย์
4. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2544 จังหวัดสงขลา สังกัดพรรคประชาธิปัตย์
5. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2548 จังหวัดสงขลา สังกัดพรรคประชาธิปัตย์
6. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2550 จังหวัดสงขลา สังกัดพรรคประชาธิปัตย์