W wyborach parlamentarnych w 1993 bez powodzenia kandydował do Sejmu z listy Sojuszu Lewicy Demokratycznej. Był członkiem Polskiej Partii Socjalistycznej, później wstąpił do SLD. Został wiceprzewodniczącym Ogólnopolskiego Klubu Polsko-Niemieckiego Sąsiedztwa oraz członkiem Stowarzyszenia „Ordynacka” i Stowarzyszenia Neutrum. W 2010 był obok Adama Michnika i Leszka Millera członkiem polskiej delegacji uczestniczącej w spotkaniu Klubu Wałdajskiego.
W wyborach parlamentarnych w 2011 kandydował do Sejmu z listy Ruchu Palikota. Uzyskał mandat poselski zdobywając 15 793 głosy w okręgu katowickim. Niedługo później został wybrany na rzecznika prasowego klubu poselskiego Ruchu Palikota. W lutym 2012 wstąpił do tej partii. W październiku 2013 została ona przekształcona w Twój Ruch. Andrzej Rozenek zasiadł następnie w zarządzie nowej partii, został także jej rzecznikiem. W wyborach samorządowych w 2014 kandydował na urząd prezydenta m.st. Warszawy z ramienia Komitetu Wyborczego Wyborców Andrzeja Rozenka (oprócz TR poparła go również Partia Demokratyczna), zdobywając w I turze głosowania poparcie na poziomie 2,3% (14 223 głosy). Przed II turą głosowania wyraził poparcie dla Hanny Gronkiewicz-Waltz. 4 marca 2015 zrezygnował z funkcji pełnionych w Twoim Ruchu. Następnego dnia wystąpił z partii i został posłem niezrzeszonym.