หลังเปลี่ยนแปลงการปกครองแล้ว หลวงสินธุสงครามชัย รับตำแหน่งรัฐมนตรีที่ไม่ได้ประจำกระทรวง (รัฐมนตรีลอย), รักษาราชการตำแหน่งผู้บัญชาการทหารเรือ ระหว่าง พ.ศ. 2477-2478 และดำรงตำแหน่งผู้บัญชาการทหารเรือ ระหว่าง พ.ศ. 2481[8]-2494 [9] เคยดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงธรรมการ (พ.ศ. 2478-2484), กระทรวงเศรษฐกิจ (พ.ศ. 2485), กระทรวงเกษตราธิการ (พ.ศ. 2485-2488) และกระทรวงกลาโหม[10] (พ.ศ. 2487-2488) นอกจากนี้ยังเคยดำรงตำแหน่งอธิการบดีมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์เป็นคนแรกอีกด้วย (พ.ศ. 2486–2488)

ในเวลาต่อมาเมื่อรัฐบาลจะยกเลิกบรรดาศักดิ์ไทย หลวงสินธุสงครามชัยในฐานะรัฐมนตรีพร้อมด้วยคณะรัฐมนตรีชุดที่ 9 จึงลาออกจากบรรดาศักดิ์ โดยกลับไปใช้ชื่อเดิม[11]

ภายหลังเหตุการณ์กบฏแมนฮัตตัน ในปี พ.ศ. 2494 หลวงสินธุสงครามชัย ผู้บัญชาการทหารเรือในขณะนั้นถูกปลดออกจากตำแหน่งเมื่อวันที่ 2 กรกฎาคม พ.ศ. 2494[12]เนื่องจากคณะรัฐบาลโดย จอมพลป. พิบูลสงคราม เคลือบแคลงว่าอาจจะมีส่วนร่วมหรือรู้เห็นในการก่อกบฏ ซึ่งหลวงสินธุสงครามชัยได้รับโทษจำคุกเป็นเวลานานถึง 3 ปี ทั้งที่ไม่มีความผิด

นอกจากนี้แล้ว หลวงสินธุสงคราม ยังเป็นบุคคลแรกที่บัญญัติศัพท์คำว่า "เรือดำน้ำ" ขึ้นมาในภาษาไทย โดยเรียกตามลักษณะการใช้งาน [5]และยังเป็นผู้ที่จัดหาเรือดำน้ำมาใช้ในราชการกองทัพเรือด้วย ทั้งหมด 3 ลำ (เรือหลวงมัจฉานุ, เรือหลวงสินสมุทร, เรือหลวงพลายชุมพล) ขณะที่ดำรงตำแหน่งเสนาธิการกองทัพเรือ ในปี พ.ศ. 2478[13]