หลังการรัฐประหารเมื่อวันที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2549 สมเจตน์ได้รับแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งสภานิติบัญญัติแห่งชาติ และได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าคณะสำนักงานเลขาธิการของคณะมนตรีความมั่นคงแห่งชาติ หรือ คมช. ด้วยความที่ใกล้ชิดและสนิทสนมกับ วินัย ซึ่งเป็นเลขาธิการ ซึ่งในการเลือกตั้งเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2550 สมเจตน์ได้รับหน้าที่ให้ดูแลการเลือกตั้งให้เป็นไปอย่างสุจริต โดยเฉพาะในพื้นที่จังหวัดเชียงราย จึงพบความทุจริตในการเลือกตั้งของ ยงยุทธ ติยะไพรัช ซึ่งเป็นที่มาของคดียุบพรรคพลังประชาชนในเวลาต่อมา[1]ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2554 ได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกวุฒิภา (ส.ว.) ในแบบสรรหา[2]และปัจจุบันเป็นสมาชิกกลุ่มสยามสามัคคี

ในปี พ.ศ. 2557 สมเจตน์ ได้รับแต่งตั้งเป็นสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ[3]