อรรถพล สนิทวงศ์ชัย เข้าสู่งานการเมืองโดยการลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดอุดรธานีร่วมกับบิดา ในฐานะทายาททางการเมือง ในครั้งนั้นนายอรรถพล ลงสมัครรับเลือกตั้งในนามพรรคไทยรักไทย ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2544 และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.สมัยแรก แต่บิดากลับไม่ได้รับเลือกตั้งและหันเหไปทำงานการเมืองท้องถิ่นโดยเป็นนายกองค์การบริหารส่วนจังหวัดอุดรธานี ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2547

ต่อมาในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2548 เขาได้ลงสมัครเป็นครั้งที่ 2 และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.อีกสมัย แต่หลังจากนั้นอีกเพียงไม่กี่เดือน เขาก็เสียชีวิตจากการพลัดตกจากอาคารชั้น 10