Il est député depuis 2007, co-président du groupe écologiste de l’Assemblée nationale entre 2012 et 2015 puis en 2016 et vice-président de l’Assemblée nationale depuis cette dernière date. D’abord membre du groupe écologiste, il le quitte le 19 mai 2016 avec cinq autres députés pour rejoindre le groupe socialiste.

Il s’engage auprès d’Emmanuel Macron pendant la campagne électorale en vue de l’élection présidentielle de 2017.

Il est choisi pour être le candidat du groupe de La République en marche ! pour la présidence de l’Assemblée nationale, rendant son élection à ce poste certaine puisque le groupe y dispose de la majorité absolue.

En tant que président du Parti écologiste, il se présente à la primaire citoyenne de 201725, organisée pour désigner un candidat à la présidentielle de 2017.

En participant à la primaire, le député François de Rugy a pour ambition de mettre « l’écologie au cœur du projet de la gauche », à travers 66 propositions détaillées sur son site internet. Il a au cœur de son programme la volonté de faire en sorte que les énergies renouvelables représentent 100 % de la production de l’électricité en France à l’horizon 2050.

Sur les questions de société, il prône un service civique obligatoire pour les jeunes de 16 à 25 ans et souhaite en outre expérimenter la légalisation du cannabis, légaliser l’euthanasie et le suicide assisté pour les personnes en fin de vie, ouvrir la procréation médicalement assistée pour toutes les femmes et encadrer la gestation pour autrui.

Sur le plan institutionnel, François de Rugy envisage l’instauration du vote obligatoire ainsi que la reconnaissance « réelle » du vote blanc qui, s’il représente plus de 50 % des suffrages, donnera lieu à l’organisation d’un nouveau scrutin.

Le 15 janvier 2017, lors du deuxième débat télévisé, devant 1 750 000 téléspectateurs, François de Rugy prend publiquement l’engagement de soutenir le vainqueur de la primaire.

Le 22 janvier 2017, au premier tour de la primaire citoyenne, François de Rugy est crédité de 3,82 % des voix.

Un mois plus tard, il renonce à son engagement public de soutenir Benoît Hamon, et préfère s’engager aux côtés d’Emmanuel Macron pour la présidentielle. Pour Jean-Christophe Cambadélis, alors premier secrétaire du PS, il s’agit d’une « faute morale ». La haute autorité des primaires qualifie son attitude de « contraire au principe de loyauté ».
Candidat à sa réélection lors des élections législatives de 2017, il l’emporte. Il se déclare candidat à la présidence de l’Assemblée nationale, étant opposé, parmi les candidats LREM, à Brigitte Bourguignon et Sophie Errante. Il remporte le vote interne de son groupe et sera selon toute vraisemblance nouveau président de l’Assemblée nationale