Wybierany do rady miejskiej w Turku i do rady regionu. W 2007 po raz pierwszy uzyskał mandat deputowanego do Eduskunty. W 2011 z powodzeniem ubiegał się o reelekcję. W 2012 stanął na czele frakcji poselskiej swojego ugrupowania. W 2014 powołany na urząd ministra rolnictwa i leśnictwa w rządzie Alexandra Stubba. W 2015 wybrany do fińskiego parlamentu na kolejną kadencję. 29 maja tegoż roku wszedł w skład nowego gabinetu Juhy Sipili jako minister spraw wewnętrznych.
11 czerwca 2016 został wybrany na nowego przewodniczącego Partii Koalicji Narodowej, pokonując ubiegającego się o reelekcję Alexandra Stubba. 22 lipca tegoż roku zastąpił Alexandra Stubba również na urzędzie ministra finansów. 28 czerwca 2017 dodatkowo objął stanowisko wicepremiera.
W wyborach w 2019 utrzymał mandat deputowanego. Jego ugrupowanie nie znalazło się w kolejnej koalicji rządowej, w czerwcu 2019 Petteri Orpo zakończył pełnienie funkcji wicepremiera i ministra. W 2023 z powodzeniem ubiegał się o poselską reelekcję, Partia Koalicji Narodowej zajęła wówczas pierwsze miejsce, zwiększając o 10 miejsc swoją parlamentarną reprezentację. W kwietniu 2023 został przewodniczącym Eduskunty.