در بازگشت به ايران ابتدا به استخدام وزارت پست درآمد و مدتي بعد در وزارت دادگستري استخدام شد و تا سال 1324 در اين وزارت خانه بود. در دولت قوام السلطنه در 1324 كفيل وزارت كشاورزي و سپس وزير كشاورزي بود. او از اعضاي مؤسس حزب ايران بود. در 1329 در دوران نخست وزيري رزم آرا استاندار گيلان بود و پس از ترور رزم آرا در دولت حسين علاء به وزارت دادگستري منصوب شد. او كه از اعضاي جبهه ملي بود در دولت دكتر مصدق به وزارت اقتصاد ملي منصوب و پس از چندي نيز با حفظ سمت به استانداري خوزستان منصوب شد. در مرداد 1330 نيز به وزير مشاوري و معاونت نخست وزير ارتقاء يافت. او همچنين بازرس دولت در بانك ملي بود.

در 1331 از مناصب دولتي كنار گذاشته شد و به سفارت ايران در بلژيك منصوب شد. پس از كودتاي آمريكايي از اين سمت استعفا داد اما از سوي دولت زاهدي اين استعفا پذيرفته نشد ولي اميرعلايي بر استعفاي خود اصرار داشت و دولت بالاجبار آن را پذيرفت.

پس از بازگشت به ايران فعاليت سياسي خود را از سر گرفت ولي در دولت زاهدي توقيف و محبوس شد. او از بنيانگذاران جبهه ملي دوم بود و براي فعاليتهاي سياسي اش بارها در حكومت محمدرضا پهلوي دستگير و محبوس بود.

در 1343 به منظور ادامه تحصيل به فرانسه رفت و دكتراي خود را در رشته علوم سياسي اخذ كرد. با آغاز انقلاب اسلامي فعاليت سياسي خود را در جبهه ملي چهارم از سر گرفت و پس از پيروزي انقلاب در ارديبهشت 1358 از سوي دولت موقت مهندس مهدي بازرگان به سفارت ايران در فرانسه منصوب شد. اما در 1359 پس از اختلاف نظر با وزير امور خارجه وقت صادق قطب زاده استعفا داد و به تهران بازگشت. دكتر شمس الدين اميرعلايي در 1373 درگذشت.

منابع:

1. http://www.iichs.org نوشته فاطمه معزّي