พลเรือเอกสนธิ เคยดำรงตำแหน่งสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ และ สมาชิกวุฒิสภา ก่อนที่จะลงรับสมัครเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรกรุงเทพมหานคร ในการเลือกตั้งซ่อม พ.ศ. 2522 และได้รับเลือกติดต่อกัน จนถึง พ.ศ. 2526 รวม 2 สมัย [3]

พลเรือเอกสนธิ ได้รับโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งให้เป็นรองนายกรัฐมนตรี 2 สมัย เมื่อ พ.ศ. 2526[4] และ พ.ศ. 2529 ในรัฐบาลพลเอกเปรม ติณสูลานนท์

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

พลเรือเอกสนธิ บุณยะชัย ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรมาแล้ว 2 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2522 (เลือกตั้งซ่อม) กรุงเทพมหานคร สังกัดพรรคประชากรไทย
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2526 กรุงเทพมหานคร สังกัดพรรคประชากรไทย