นาวาโทเดชา สุขารมณ์ เข้าสู่วงการเมืองโดยการเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร จังหวัดกาญจนบุรี ในปี พ.ศ. 2535 สังกัดพรรคประชาธิปัตย์ ต่อมาได้ย้ายมาสังกัดพรรคชาติไทย ในปี พ.ศ. 2544 ได้ย้ายมาสังกัดพรรคไทยรักไทย และได้รับแต่งตั้งเป็นกรรมการบริหารพรรคไทยรักไทยด้วย

ในทางการเมือง เคยดำรงตำแหน่งสำคัญทางการเมือง ประธานคณะกรรมาธิการการท่องเที่ยว และประธานคณะกรรมาธิการการต่างประเทศ สภาผู้แทนราษฎร ต่อมาในปี พ.ศ. 2540 ในรัฐบาลของนายชวน หลีกภัย ได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีว่าการทบวงมหาวิทยาลัย กระทั่งในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2541 ได้มีการปรับคณะรัฐมนตรี ซึ่งนาวาโทเดชา ถูกปรับให้ไปดำรงตำแหน่งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงสาธารณสุข