เฉลิมชัย ได้รับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรครั้งแรก ใน พ.ศ. 2529 สังกัดพรรคประชาธิปัตย์ และได้รับเลือกเรื่อยมาจนถึง พ.ศ. 2539 รวม 4 สมัย [3]

พ.ศ. 2549 เฉลิมชัย ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกวุฒิสภาจังหวัดหนองคาย แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

เฉลิมชัย เอียสกุล ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรมาแล้ว 4 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2529 จังหวัดหนองคาย สังกัดพรรคประชาธิปัตย์
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป มีนาคม พ.ศ. 2535 จังหวัดหนองคาย สังกัดพรรคความหวังใหม่
3. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป กันยายน พ.ศ. 2535 จังหวัดหนองคาย สังกัดพรรคความหวังใหม่
4. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2539 จังหวัดหนองคาย สังกัดพรรคความหวังใหม่