Setelah sukses di panggung hiburan, Eko memutuskan terjun ke dunia politik. Ia bergabung dengan Partai Amanat Nasional (PAN) dan pertama kali terpilih sebagai anggota DPR RI pada Pemilu 2009, mewakili Daerah Pemilihan Jawa Timur VIII.
Baca Juga: Zulkifli Hasan Buka Suara soal Keputusan Nonaktifkan Eko Patrio dan Uya Kuya sebagai Anggota DPR
Ia kemudian terpilih kembali untuk periode 2014–2019 dan 2019–2024, kali ini mewakili Dapil DKI Jakarta I. Pada periode 2024–2029, Eko kembali lolos ke Senayan dan bahkan menjabat sebagai Sekretaris Jenderal DPP PAN, menunjukkan posisi pentingnya di struktur partai.
Namun, karier politiknya mendadak terguncang setelah insiden viral pada Agustus 2025, saat dirinya terekam kamera berjoget dalam acara kenegaraan saat masyarakat sedang menghadapi krisis sosial.
Baca Juga: Siapa Anak dan Istri Eko Patrio? Ini Jejak Keluarga yang Diduga Tengah Berada di Tiongkok Saat Demo
Video tersebut menuai kecaman publik dan dianggap tidak sensitif. Keadaan memburuk ketika rumah Eko di Jakarta dilaporkan dijarah massa, bersama rumah tokoh publik lainnya seperti Uya Kuya dan Ahmad Sahroni, dalam gelombang kerusuhan terkait ketidakpuasan terhadap elite politik.
Sebagai respon atas tekanan publik, PAN akhirnya mengambil tindakan tegas dengan menonaktifkan Eko Patrio dari jabatannya sebagai anggota DPR RI pada 1 September 2025, bersamaan dengan dua anggota lain: Uya Kuya dan Nafa Urbach
