ศรชัย มนตริวัต เคยเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดกาญจนบุรี ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2538 ถึงปี พ.ศ. 2548 สังกัดพรรคนำไทย พรรคความหวังใหม่ และพรรคไทยรักไทย ตามลำดับ ต่อมาในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2550 จึงได้ลงสมัคร ส.ส. ในระบบสัดส่วน สังกัดพรรคพลังประชาชน ซึ่งต่อมาย้ายมาสังกัดพรรคเพื่อไทย

ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2554 ได้ลงมัคร ส.ส.ในเขตเลือกตั้งที่ 2 จังหวัดกาญจนบุรี สังกัดพรรคเพื่อไทย[4] แต่ไม่ได้รับการเลือกตั้ง พ่ายให้กับนายฉัตรพันธ์ เดชกิจสุนทร จากพรรคประชาธิปัตย์

ศรชัย มนตริวัต เคยดำรงตำแหน่งสำคัญทางการเมืองหลายตำแหน่งอาทิ รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงมหาดไทย ระหว่างปี พ.ศ. 2538 ถึง พ.ศ. 2539 ในรัฐบาลของนายบรรหาร ศิลปอาชา เป็นรองเลขาธิการนายกรัฐมนตรีฝ่ายการเมือง ในปี พ.ศ. 2540 เป็นเลขานุการผู้นำฝ่ายค้านฯ พ.ศ. 2541 และเป็นเลขานุการรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม (พลเอกชวลิต ยงใจยุทธ) ปี พ.ศ. 2544