โชติวุฒิ ธนาคมานุสรณ์ เริ่มทำงานการเมืองกับพรรคประชาธิปัตย์[4] และได้ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดสิงห์บุรีครั้งแรก ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดสิงห์บุรีแทนตำแหน่งที่ว่าง เนื่องจากชัยวุฒิ ธนาคมานุสรณ์ ส.ส.สิงห์บุรี สังกัดพรรคชาติไทย ถูกตัดสิทธิ์ทางการเมือง 5 ปี จากการเป็นกรรมการบริหารพรรคชาติไทยในคดียุบพรรคการเมือง พ.ศ. 2551

ต่อมาในปี 2554 ลงสมัครรับเลือกตั้งแข่งขันกับสุรสาล ผาสุข จากพรรคเพื่อไทย ผลปรากฎว่านายสุรสาล ได้คะแนนเป็นลำดับที่ 1 ได้ 59,640 คะแนน ส่วนนายโชติวุฒิ ได้ลำดับที่ 2 ได้ 39,889 คะแนน เป็นการสอบตกครั้งแรก ต่อมาได้รับแต่งตั้งเป็นที่ปรึกษารัฐมนตรีว่าการกระทรวงการท่องเที่ยวและกีฬา[5]

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 เขาลงสมัครรับเลือกตั้งอีกครั้ง ในสังกัดพรรคพลังประชารัฐ[6] และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.สมัยที่ 2 เอาชนะนายสุรสาล ผาสุข จากพรรคเพื่อไทยคู่แข่งเดิมไปได้