W 2018 został zgłoszony jako kandydat PO na premiera w ramach konstruktywnego wotum nieufności wobec rządu Mateusza Morawieckiego; wniosek ten odrzucono 14 grudnia 2018.
Podczas kampanii wyborczej przed wyborami parlamentarnymi w 2019 początkowo zapowiadano start Grzegorza Schetyny z okręgu warszawskiego, w którym listę Prawa i Sprawiedliwości otwierał Jarosław Kaczyński. We wrześniu 2019 ogłosił, że kandydatem Koalicji Obywatelskiej na premiera w wyborach w tymże roku została Małgorzata Kidawa-Błońska, która otrzymała pierwsze miejsce na warszawskiej liście KO. Grzegorz Schetyna wystartował ostatecznie z pierwszego miejsca w okręgu wrocławskim. Uzyskał mandat poselski liczbą 66 859 głosów; był to drugi wynik w tymże okręgu. W styczniu 2020 zadeklarował rezygnację z ubiegania się ponowny wybór na przewodniczącego PO, rekomendując na to stanowisko Tomasza Siemoniaka. 29 stycznia 2020 zostały ogłoszone oficjalne wyniki wyborów na przewodniczącego PO; tym samym Grzegorz Schetyna został zastąpiony na tym stanowisku przez Borysa Budkę. W czerwcu 2021 czasowo objął obowiązki przewodniczącego regionalnych struktur partii;