วิรัช รัตนเศรษฐ เป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดนครราชสีมาหลายสมัย ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2529 เป็นต้นมา เคยดำรงตำแหน่งรองหัวหน้าพรรคมหาชน[5] รองเลขาธิการนายกรัฐมนตรีฝ่ายการเมือง และในรัฐบาลของนายชวน หลีกภัย ได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงเกษตรและสหกรณ์

ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2554 ได้ลงสมัครรับเลือกตั้ง ส.ส.ระบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคเพื่อไทย ลำดับที่ 32[6]

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2557 เขาได้สมัครรับเลือกตั้งในระบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคเพื่อไทย ลำดับที่ 26[7]

จากนั้นใน พ.ศ. 2561 นายวิรัชได้ย้ายมาร่วมงานกับ พรรคพลังประชารัฐ พร้อมกับนางทัศนียา นายอธิรัฐ และนายทวิรัฐ บุตรชายคนโตและบุตรชายคนที่ 2 นอกจากนี้นายวิรัชยังได้ร่วมก่อตั้งกลุ่มการเมืองกลุ่มใหม่ที่ชื่อว่า "กลุ่มพลังโคราช" ร่วมกับ 6 อดีต ส.ส. ได้แก่ นาย จำลอง ครุฑขุนทด, นาย สุภรณ์ อัตถาวงศ์, นาย บุญจง วงศ์ไตรรัตน์, นาย อัสนี เชิดชัย, นาย ภิรมย์ พลวิเศษ และ พ.ต.ท. สมชาย เพศประเสริฐ