สมเจตน์ ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดสุโขทัยครั้งแรก ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2544 สังกัดพรรคชาติพัฒนา และได้รับเลือกตั้งเป็นสมัยแรก และได้รับเลือกตั้งต่อเนื่องตั้งแต่ครั้งนั้นเป็นต้นมา ทั้งการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2548 ในนามพรรคไทยรักไทย การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2550 ในนามพรรคชาติไทย หลังจากนั้นได้ย้ายมาสังกัดพรรคกิจสังคม ในปลายปี พ.ศ. 2551 ภายหลังคดียุบพรรคใหญ่หลายพรรค โดยมีนายสุวิทย์ คุณกิตติ อดีตหัวหน้าพรรคได้นำ สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร กลับมาฟื้นฟูพรรคกิจสังคมอีกครั้ง โดยนายสุวิทย์ดำรงตำแหน่งประธานที่ปรึกษาพรรค[3] และเข้าร่วมฝ่ายรัฐบาลซึ่งสนับสนุน นายอภิสิทธิ์ เวชชาชีวะ เป็นนายกรัฐมนตรี

ต่อมา สมเจตน์ ได้ย้ายมาสังกัดพรรคชาติพัฒนาเพื่อแผ่นดิน[4] แต่ไม่ได้รับเลือกตั้งโดยแพ้ให้กับผู้สมัครจากพรรคภูมิใจไทย ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 และในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 จึงย้ายมาสังกัดพรรคภูมิใจไทย[5] และได้รับเลือกตั้งอีกสมัย[6]