W 1997 jako kandydat niezależny został senatorem (otrzymał 241 179 głosów). Zrezygnował 11 stycznia 2000 po tym, jak Trybunał Konstytucyjny orzekł, że funkcji prezydenta miasta na prawach powiatu nie można łączyć z mandatem parlamentarzysty. Z urzędu prezydenta miasta ustąpił w maju 2001, kiedy zdecydował się kandydować do Sejmu. Został w tymże roku wybrany na posła IV kadencji z ramienia Platformy Obywatelskiej (otrzymując 47 297 głosów). Po wyborze zrzekł się immunitetu w związku z zarzutami o rzekomą niegospodarność (w sprawie tzw. wrocławskiego VAT-u); w 2004 został prawomocnie uniewinniony od popełnienia zarzucanych mu czynów.

W 2005 wybrano go do Sejmu V kadencji z wrocławskiej listy PO (liczbą 73 959 głosów). W 2006 został członkiem gabinetu cieni PO odpowiadającym za obronę narodową. 5 grudnia 2006 objął stanowisko przewodniczącego klubu parlamentarnego PO. W przedterminowych wyborach parlamentarnych w 2007 uzyskał z ramienia PO w okręgu wrocławskim we Wrocławiu 213 883 głosy (trzeci wynik w kraju). 16 listopada 2007 został ministrem kultury i dziedzictwa narodowego w pierwszym rządzie Donalda Tuska. W wyborach w 2011 uzyskał poselską reelekcję liczbą 149 962 głosów.