W 1994 został wyznaczony przez rząd premiera Silvia Berlusconiego na komisarza Unii Europejskiej ds. rynku wewnętrznego, usług finansowych, integracji finansowej, ceł i podatków w komisji Jacques’a Santera. W 1999 rząd Massima D’Alemy nominował go na komisarza Unii Europejskiej ds. konkurencji w komisji Romano Prodiego. W czasie urzędowania, które zakończył w 2004, doprowadził do zablokowania próby połączenia się koncernów Honeywell i General Electric, wszczął także postępowanie antymonopolowe przeciwko Microsoftowi. W mediach był określany pseudonimem Super Mario.
W 2004 z jego inicjatywy powołano europejski think tank Bruegel. Mario Monti był jego prezesem w latach 2004–2008, a następnie objął funkcję honorowego przewodniczącego. W latach 2008–2010 zasiadał w tzw. grupie mędrców, której celem była analiza przyszłości europejskiego modelu gospodarczego. W 2010 wszedł w skład proeuropejskiej Grupy Spinelli.