W 1998, 2002, 2006 i 2007 uzyskiwał mandat deputowanego do Rady Najwyższej. Po powołaniu pierwszego rządu Julii Tymoszenko został szefem Służby Bezpieczeństwa Ukrainy. W grudniu 2007 objął stanowisko pierwszego wicepremiera w jej drugim gabinecie. W maju 2008 bezskutecznie ubiegał się o stanowisko mera Kijowa. Należał do liderów Bloku Julii Tymoszenko, został też wiceprzewodniczącym partii Batkiwszczyna.
4 marca 2010, dzień po uchwaleniu przez Radę Najwyższą wotum nieufności wobec rządu Julii Tymoszenko i wzięciu przez nią urlopu, został pełniącym obowiązki premiera Ukrainy. 11 marca 2010 parlament na stanowisku nowego premiera zatwierdził Mykołę Azarowa.
W 2012 ponownie uzyskał mandat poselski z ramienia Batkiwszczyny. 22 lutego 2014 wybrany na przewodniczącego ukraińskiego parlamentu. Następnego dnia parlament, który wcześniej stwierdził zaprzestanie pełnienia obowiązków przez prezydenta Wiktora Janukowycza, powierzył Ołeksandrowi Turczynowowi tymczasowe wykonywanie obowiązków głowy państwa. Obowiązki prezydenta przestał pełnić 7 czerwca 2014 z chwilą zaprzysiężenia nowo wybranego prezydenta Petra Poroszenki.