En el ámbito político, fue diputado por el Distrito 10 de la Región de Valparaíso entre 2006 y 2010, período en el que militó en el Partido Socialista. En 2010 fundó el Partido Progresista (PRO), consolidándose como una figura recurrente del escenario electoral chileno. Ha sido candidato presidencial en cinco ocasiones consecutivas (2009, 2013, 2017, 2021 y 2025), destacando su primera candidatura en 2009, en la que obtuvo el 20,14% de los votos, posicionándose como tercera fuerza política.

A nivel internacional, ha impulsado el Grupo de Puebla, espacio de articulación política de líderes y referentes de centroizquierda latinoamericana. Su trayectoria pública estuvo marcada por el Caso SQM, relacionado con presunto financiamiento irregular de campañas, del cual fue finalmente absuelto, aunque el proceso tuvo impacto en su imagen política.

En la elección presidencial de 2025 fue nuevamente candidato, obteniendo el 1,2% de los votos en la primera vuelta, quedando fuera del balotaje.