W wyborach parlamentarnych w tym samym roku z ramienia KWW Krzysztofa Kwiatkowskiego został wybrany na senatora z okręgu nr 24, zdobywając 79 348 głosów. W Senacie współtworzył Koło Senatorów Niezależnych i objął funkcję przewodniczącego Komisji Ustawodawczej. W styczniu 2020 został wybrany przez Senat na członka Krajowej Rady Sądownictwa. W wyborach parlamentarnych w 2023 uzyskał reelekcję jako kandydat paktu senackiego, otrzymując w dotychczasowym okręgu 139 689 głosów. W XI kadencji Senatu objął funkcje przewodniczącego Koła Senackiego Niezależni i Samorządni oraz Komisji Ustawodawczej. Kolejny raz został też przedstawicielem izby wyższej w KRS. W lutym 2024 przeszedł z KS NiS do Klubu Parlamentarnego Koalicji Obywatelskiej. W tym samym roku powrócił także do PO, w następnym roku przekształconej w partię KO.
W międzyczasie przez kolejne lata prowadzony był jego proces w sprawie czterech zarzutów nadużycia władzy przy obsadzaniu stanowisk w NIK. Krzysztof Kwiatkowski nie przyznawał się do winy. 25 listopada 2025 został nieprawomocnie uznany przez Sąd Okręgowy w Warszawie za winnego trzech zarzucanych mu czynów i nieprawomocnie skazany na karę 8 miesięcy pozbawienia wolności z warunkowym zawieszeniem jej wykonania na okres 2 lat próby oraz na 50 tys. zł grzywny.