สมชาย เริ่มทำงานในด้านสื่อสารมวลชน ที่สถานีโทรทัศน์ไทยทีวีสีช่อง 3 ในตำแหน่งผู้สื่อข่าวสายเศรษฐกิจ สายการเมือง และสายทหาร ก่อนจะเติบโตในสายงานข่าวในตำแหน่งบรรณาธิการข่าว และต่อมาได้ร่วมกับนายสนธิญาณ หนูแก้ว (สนธิญาณ ชื่นฤทัยในธรรม) ก่อตั้งบริษัท ไอ.เอ็น.เอ็น.กรุ๊ป ทำธุรกิจสำนักข่าว ผลิตข่าวและรายการวิทยุ โทรทัศน์ สื่อออนไลน์และสื่อสิ่งพิมพ์ รวมทั้งวิทยุชุมชนร่วมด้วยช่วยกัน โดยมีสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ และกลุ่มบริษัทยูคอม เป็นผู้ถือหุ้นใหญ่ วิทยุชุมชนร่วมด้วยช่วยกัน ที่เป็นวิทยุชุมชนอย่างแท้จริง คลื่นแรกของประเทศไทย มีบทบาทอย่างกว้างขวางในการช่วยเหลือประชาชนและสังคม โดยได้รับสิทธิจากหน่วยบัญชาการกำลังสำรองในการเข้ามาบริหารและผลิตรายการ “ร่วมด้วยช่วยกัน” เป็นระยะเวลากว่า 10 ปี นับตั้งแต่ปลายปี 2540 เป็นต้นมา ปัจจุบันวิทยุร่วมด้วยช่วยกันยังคงออกอากาศทางสถานีวิทยุกรมรักษาดินแดน เอฟเอ็ม 96 เมกกะเฮิร์ซ  นอกจากนี้ นายสมชายยังได้รับการแต่งตั้งให้เป็นนายกสมาคมนักข่าววิทยุและโทรทัศน์ไทยติดต่อกัน 2 สมัย

หลังเกิดการปฏิวัติรัฐประหาร ในปี พ.ศ. 2549 สมชายได้รับการแต่งตั้งให้เป็นสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ (สนช.) จากสายวิชาชีพสื่อมวลชนในปี พ.ศ. 2549 หลังได้รับการแต่งตั้งเป็น สนช. สมชายจึงตัดสินใจลาออกจากตำแหน่งนายกสมาคมนักข่าววิทยุและโทรทัศน์ไทย เพื่อเป็นการรักษาระยะห่างระหว่างการทำหน้าที่สมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติและการทำงานของสมาคมฯ ในฐานะองค์กรวิชาชีพสื่อวิทยุโทรทัศน์ที่จะต้องติดตามและตรวจสอบการทำงานของรัฐบาลและฝ่ายต่าง ๆ ในสังคม

ในปี พ.ศ. 2551 ได้รับการสรรหาให้เป็นสมาชิกวุฒิสภาสรรหา ภาควิชาชีพ โดยมีมูลนิธิสำนึกรักบ้านเกิดเป็นผู้ส่งเข้ารับการสรรหา ในช่วงที่ทำหน้าที่ ได้ผลักดันการออกกฎหมายที่เกี่ยวข้องกับสื่อสารมวลชนหลายฉบับ อาทิ พ.ร.บ.องค์การกระจายเสียงและแพร่ภาพสาธารณะแห่งประเทศไทย พ.ศ. 2551 ซึ่งก่อให้เกิดสถานีโทรทัศน์สาธารณะเป็นครั้งแรกของประเทศไทย เป็นสถานีโทรทัศน์ "ไทยพีบีเอส" ในปัจจุบัน,พ.ร.บ.จดแจ้งการพิมพ์ พ.ศ. 2550, พ.ร.บ. การประกอบกิจการกระจายเสียงและกิจการโทรทัศน์ พ.ศ. 2551, พ.ร.บ. องค์กรจัดสรรคลื่นความถี่และกำกับการประกอบกิจการวิทยุกระจายเสียง วิทยุโทรทัศน์และกิจการโทรคมนาคม พ.ศ. 2553, พ.ร.บ. วิธีพิจารณาคดีผู้บริโภค พ.ศ. 2551 เป็นต้น นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ประธานคณะกรรมาธิการสิทธิมนุษยชนเสรีภาพ และการคุ้มครองผู้บริโภค วุฒิสภา ประธานคณะอนุกรรมาธิการตรวจสอบข้อเท็จจริงและติดตามความคืบหน้าทางคดีของผู้เสียชีวิตในเหตุการณ์ทางการเมือง กรณีการเสียชีวิต พล.อ.ร่มเกล้า ธุวธรรม อดีตรองเสนาธิการกองพลทหารราบที่ 2 รักษาพระองค์ (พล.ร.21 รอ.) และเหตุการณ์การชุมนุมทางการเมือง 10 เม.ย. 2553

ในปี พ.ศ. 2554 สมชายยังได้รับการสรรหาเป็นสมาชิกวุฒิสภาอีกครั้ง เป็นสมัยที่ 2 โดยมูลนิธิสื่อสร้างสรรค์เป็นผู้เสนอชื่อเข้ารับการสรรหา รับหน้าที่สำคัญ ๆ ทั้งการกลั่นกรองกฎหมาย และการตรวจสอบ อาทิ โฆษกกรรมาธิการคณะกรรมาธิการวิสามัญกิจการวุฒิสภา 2551-2557 ,กรรมาธิการคณะกรรมาธิการการต่างประเทศ วุฒิสภา 2554-255 ,กรรมการคณะกรรมการพัฒนาระบบงานกฎหมาย วุฒิสภา 2556 ประธานคณะอนุกรรมาธิการตรวจสอบข้อเท็จจริงเกี่ยวกับการละเมิดสิทธิทางการเมือง 2555-2556 เป็นต้น ช่วงปลายปี 2556 ได้เกิดความขัดแย้งทางการเมืองและการใช้อำนาจหน้าที่ไม่ถูกต้อง ไม่เป็นธรรม มีปัญหาทุจริตเข้ามาเกี่ยวข้อง แม้ต่อมารัฐบาลจะประกาศยุบสภาให้มีการเลือกตั้งใหม่ เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2557 แต่ด้วยความเห็นทางการเมืองที่แตกต่างนำไปสู่การคัดค้านการเลือกตั้ง ในที่สุดศาลรัฐธรรมนูญมีคำวินิจฉัยให้การเลือกตั้งวันที่ 2 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2557 เป็นโมฆะ สมชายได้ร่วมกับ นายสุรชัย เลี้ยงบุญเลิศชัย รองประธานวุฒิสภา คนที่ 1 ปฏิบัติหน้าที่แทนประธานวุฒิสภา และสมาชิกวุฒิสภา ร่วมกันหาทางออกให้กับประเทศ  โดยได้เปิดรับฟังความคิดเห็นสาธารณะจากหลายองค์กร และมีความเห็นตรงกันให้วุฒิสภาทำการแก้ไขวิกฤติชาติ เพื่อยับยั้งความเสียหาย ด้วยการเรียกร้องไปยังรัฐบาลและหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง คือ

1.ให้มีการแก้ไขวิกฤติชาติ โดยคืนความสงบสุข ความสมานฉันท์ของคนในชาติ ด้วยการจัดให้มีปฏิรูปประเทศทุกด้าน ซึ่งต้องมีนายกรัฐมนตรีและคณะรัฐมนตรี (ครม.) ที่มีอำนาจเต็มเพื่อดำเนินการ

2.เรียกร้อง ครม.ที่ปฏิบัติหน้าที่อยู่ขณะนั้น รัฐบาล และพรรคการเมืองทุกพรรค ให้ความร่วมมือกับวุฒิสภาในการหาทางออกประเทศ ภายใต้การมีส่วนร่วมของคนในชาติอย่างเต็มกำลังและลดเงื่อนไขความรุนแรงขัดแย้ง

3.วุฒิสภาพร้อมทุ่มเทการทำงานอย่างหนักและต่อเนื่อง โดยจะนำความเห็นทุกภาคส่วนมาพิจารณาประกอบ และหากจำเป็นวุฒิสภาจะอาศัยข้อบังคับประชุมของวุฒิสภา เปิดประชุมเป็นกรณีพิเศษ เพื่อให้ได้มาซึ่งนายกฯ ภายใต้กรอบรัฐธรรมนูญ และประเพณีการปกครองตามระบอบประชาธิปไตย ตามประเพณีทั้งของสากล และการปกครองในระบอบประชาธิปไตยอันมีพระมหากษัตริย์ทรงเป็นประมุขของไทย แต่ไม่ประสบผลสำเร็จ

ในที่สุด วันที่ 22 พฤษภาคม พ.ศ. 2557 คณะรักษาความสงบแห่งชาติ (คสช.) อันมีพลเอกประยุทธ์ จันทร์โอชา เป็นหัวหน้าคณะ โค่นรัฐบาลรักษาการนิวัฒน์ธำรง บุญทรงไพศาลในรัฐบาลนางสาวยิ่งลักษณ์ ชินวัตร

วันที่ 31 กรกฎาคม พ.ศ. 2557 สมชาย ได้รับการเสนอชื่อเข้ารับตำแหน่งสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ เป็นสมัยที่ 2 โดยมีตำแหน่งสำคัญ อาทิ เลขานุการคณะกรรมาธิการวิสามัญกิจการสภานิติบัญญัติแห่งชาติ, กรรมการและเลขานุการคณะกรรมการประสานงานระหว่างสภานิติบัญญัติแห่งชาติและสภาขับเครื่องการปฏิรูปประเทศ, กรรมการคณะกรรมการประสานงานรวม 3 ฝ่าย (คณะรัฐมนตรี สภานิติบัญญัติแห่งชาติ และสภาขับเคลื่อนการปฏิรูปประเทศ), รองประธานคณะกรรมาธิการการต่างประเทศ คนที่สาม และกรรมาธิการคณะกรรมาธิการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี สารสนเทศ และการสื่อสารมวลชน

นอกจากนี้ ยังเป็นกรรมาธิการวิสามัญในกาารพิจารณากฎหมายอีกหลายฉบับ และในวันที่ 23 พฤศจิกายน 2561 สมชาย กับคณะ รวม 44 คน เสนอ แก้ไขพระราชบัญญัติยาเสพติดให้โทษ พ.ศ. 2521 เพื่อคลายล็อคให้ยาเสพติดให้โทษประเภทที่ 5 คือ กัญชาและพืชกระท่อม สามารถนำไปศึกษาวิจัย เพื่อประโยชน์ทางการแพทย์ และสามารถนำไปใช้ในการรักษาภายใต้การดูแลและควบคุมของแพทย์ได้ ทั้งนี้ สภานิติบัญญัติแห่งชาติชุดนี้ ได้พิจารณากฎหมายอย่างรอบคอบถึง 444 ฉบับ เนื่องจากสถานการณ์ทางการเมืองก่อนหน้านั้น มีความขัดแย้งสูงทำการพิจารณากฎหมาย และการปรับปรุงกฎหมายเป็นไปอย่างล่าช้า

11 พฤษภาคม 2562 สมชายได้รับการสรรหาให้เป็นสมาชิกวุฒิสภา และได้รับการเสนอชื่อให้เป็นประธานคณะกรรมาธิการสิทธิมนุษยชนสิทธิเสรีภาพ และการคุ้มครองผู้บริโภค วุฒิสภา