สมชัย สหชัยรุ่งเรือง เคยได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดชลบุรี สังกัดพรรคชาติไทย 3 สมัย ได้รับเลือกตั้งครั้งแรกในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2538 เคยดำรงตำแหน่งรองโฆษกประจำสำนักนายกรัฐมนตรี เมื่อปี พ.ศ. 2540[3]

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2550 เขาได้ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดชลบุรี ในนามพรรคชาติไทย แต่แพ้ให้กับผู้สมัครจากพรรคประชาธิปัตย์ยกทีม