W 1959 powrócił do Grecji, gdzie kierował rządowym programem badawczym i ateńskim centrum badań ekonomicznych, pełnił też funkcję doradcy w Banku Grecji. W 1963 Jeorjos Papandreu objął urząd premiera. W 1964 Andreas Papandreu zrzekł się amerykańskiego obywatelstwa, w tym samym roku został wybrany do greckiego parlamentu z ramienia centrowego ugrupowania kierowanego przez ojca. Był ministrem w urzędzie premiera (1964) i wiceministrem do spraw koordynacji (1964–1965). W 1967, po przewrocie wojskowym i przejęciu władzy przez juntę czarnych pułkowników, był więziony przez osiem miesięcy. Po zwolnieniu udał się na emigrację. Był profesorem ekonomii na Uniwersytecie w Sztokholmie (1968–1969) i na York University (1969–1974). Na emigracji założył i przewodniczył opozycyjnemu Ogólnogreckiemu Ruchowi Wyzwolenia.
Po upadku dyktatury w 1974 powołał w Grecji Panhelleński Ruch Socjalistyczny. Również w 1974 został wybrany do Parlamentu Grecji. Z powodzeniem ubiegał się od tego czasu o reelekcję w 1977, 1981, 1985, czerwcu 1989, listopadzie 1989, 1990 i 1993. Mandat deputowanego i funkcję przewodniczącego PASOK-u wykonywał do czasu swojej śmierci w 1996.