通称は三左衛門、伝左衛門、外記。寛文4年（1664年）8月13日、将軍徳川家綱にお目見えする。寛文10年7月8日、実父政直の死去により、旗本市橋家の家督を継ぎ、小普請に所属する。旗本市橋家は近江国蒲生郡なとで1000石を領有していた。天和元年（1681年）2月26日、御書院番に就任する。元禄元年2月26日、桐間番に転任する。同年9月5日、再び書院番に就任する。
元禄11年（1698年）12月28日、本家である先代藩主の政信の養子となる。養父政信は長男政房に先立たれ、四男政勝を嫡子としていたが、病弱だったために一門の利政を養嗣子としていた。しかし利政も病弱を理由に廃嫡の止むなきに至り、新たに信直を養嗣子とした。なお、旗本市橋家は絶家となる。元禄12年1月28日、将軍徳川綱吉にお目見えする。宝永元年（1704年）2月27日、養父政信の死去により信直が跡を継いだ。宝永6年3月7日、従五位下下総守に叙任する。
享保5年（1720年）2月26日（または3月26日）、仁正寺にて死去し、跡を養嗣子の直方が継いだ。法号は永昌院俊山玄英大居士。墓所は滋賀県蒲生郡日野町の清源寺。