W międzyczasie był deputowanym do Rady Najwyższej Mołdawskiej SRR (1967–1980), Rady Najwyższej Tadżyckiej SRR (1986–1990) i Rady Najwyższej ZSRR (1986–1991).

Działalność w Mołdawii 1989–1996 16 listopada 1989 został pierwszym sekretarzem Komunistycznej Partii Mołdawii, pełniąc tę funkcję do 4 lutego 1991. Był pierwszym w historii partii pierwszym sekretarzem urodzonym nie w Rosji, na Ukrainie lub w naddniestrzańskiej części Mołdawskiej SRR, ale w części prawobrzeżnej (besarabskiej). W latach 1991–1992 pracował w Rosyjskiej Akademii Nauk. W latach 1992–1993 był ambasadorem Mołdawii w Federacji Rosyjskiej.

W 1990 i 1994 wybierany do Parlamentu Republiki Mołdawii. 4 lutego 1993 został przewodniczącym mołdawskiego parlamentu XII kadencji, natomiast 29 marca 1994 przewodniczącym parlamentu XIII kadencji.

Prezydent Mołdawii W grudniu 1996, startując jako kandydat bezpartyjny, wygrał powszechne wybory prezydenckie, w drugiej turze głosowania otrzymując 54% głosów i pokonując ubiegającego się o reelekcję Mirceę Snegura. Poglądy głoszone przez obydwu kontrkandydatów praktycznie nie różniły się od siebie, z tym wyjątkiem, że Petru Lucinschi opowiadał się za naprawieniem stosunków mołdawsko-rosyjskich.