เมืองชัย หันมาชกมวยสากลได้เพียง 6 ครั้ง ก็ได้มีโอกาสชิงแชมป์โลกในรุ่นไลท์ฟลายเวท ของสหพันธ์มวยนานาชาติ (IBF) กับ เทรซี่ มาคาลอส นักมวยชาวฟิลิปปินส์ ที่สนามมวยเวทีลุมพินี ในปี พ.ศ. 2532 ปรากฏว่า เมืองชัยชนะคะแนนไปแบบไม่เอกฉันท์ ทางฝ่ายมาร์คาลอสยื่นประท้วง ทาง IBF จึงมีมติให้ทั้งคู่พิสูจน์ฝีมือกันใหม่ใน คราวนี้ปรากฏว่าเมืองชัยเป็นฝ่ายชนะน็อกไปในยกที่ 7 จากนั้นจึงป้องกันตำแหน่งไว้ได้ทั้งหมด 3 ครั้ง โดยทุกครั้งชกที่สนามมวยเวทีลุมพินีทั้งสิ้น

ก่อนที่จะเสียแชมป์โลกไปในปี พ.ศ. 2533 เมื่อเดินทางไปป้องกันตำแหน่งที่สหรัฐอเมริกากับ ไมเคิล คาร์บาฮาล นักมวยอันตรายชาวอเมริกัน เมืองชัยเป็นฝ่ายถูกกรรมการจับแพ้ไปในยกที่ 7 เนื่องจากถูกชกล้มแล้วล้มอีกถึง 4 ครั้งด้วยกัน