W tym samym roku wystąpił z SLD, pozostając od tego czasu osobą bezpartyjną.
11 listopada 2010 został zatrzymany przez funkcjonariuszy Policji podczas demonstracji przeciwników Marszu Niepodległości. Prokurator Prokuratury Rejonowej Warszawa – Śródmieście przedstawił mu następnie zarzuty naruszenia nietykalności cielesnej policjanta i skierował w tej sprawie do sądu akt oskarżenia. W 2014 Sąd Rejonowy uniewinnił go od tego zarzutu, a wyrok ten (po apelacji prokuratury i oskarżyciela posiłkowego) został utrzymany w mocy prawomocnym orzeczeniem Sądu Okręgowego w Warszawie w lutym 2015.
W 2011 zamierzał wystartować w wyborach parlamentarnych z ramienia Sojuszu Lewicy Demokratycznej, jednak zrezygnował w sierpniu tegoż roku, motywując to propozycją słabego miejsca na liście wyborczej mimo odmiennych wcześniejszych deklaracji. W tym samym miesiącu ogłoszono, że Robert Biedroń otworzy listę wyborczą powstałego krótko wcześniej Ruchu Palikota w okręgu wyborczym nr 26 w Gdyni. Otrzymał 16 919 głosów, co stanowiło 3,73% wszystkich głosów ważnych i 39,11% głosów oddanych na listę ugrupowania w Gdyni, uzyskując mandat poselski. Został tym samym pierwszą osobą wybraną do polskiego parlamentu, otwarcie deklarującą orientację homoseksualną.