Lim menghadapi pelantikan pertama sebagai Ahli Parlimen Kota Melaka pada 1986, selepas menewaskan Soh Chin Aun dengan majoriti 17606 undian. Beliau kemudian kembali dipilih pada pilihan raya umum 1990 dan 1995, meskipun dengan undian majoriti yang berkurangan. Beliau kemudian menjadi orang yang pertama pernah dilantik dalam tiga penggal berturutan di Kota Melaka. Beliau menjadi alumni Melaka High School yang pertama mencapai rekod tersebut.

Dalam Parti Tindakan Demokratik, beliau dilantik sebagai Pengerusi Pemuda Sosialis DAP pada 1989 dan sekali lagi dilantik pada 1992. Pada 1995, beliau dipilih sebagai Timbalan Setiausaha Agung DAP. Lim dilantik sebagai Setiausaha Agung DAP pada 2004, dan memegang posisi itu sehingga kini. Beliau merupakan Ketua Menteri Pulau Pinang yang keempat dari 11 Mac 2008 hingga 14 Mei 2018.

Dipenjara kesalahan Akta Hasutan

Lim terpaksa meninggalkan bidang politik selama lima tahun dari 26 Ogos 1999 sehingga 25 Ogos 2004 kerana tidak dibenarkan oleh mahkamah untuk menjadi Ahli Parliamen. Penggantungan ini disebabkan sabitannya di bawah Akta Hasutan dan Akta Percetakan dan Penerbitan mengenai kes rogol gadis bawah umur oleh bekas Ketua Menteri Melaka, Tan Sri Abdul Rahim Tamby Chik.

Selepas rayuan diterima, Lim dipenjarakan selama 18 bulan. Walau bagaimanapun, beliau dibebaskan selepas 12 bulan pada 25 Ogos 1999. Disebabkan pemenjaraan tersebut beliau tidak dibenarkan bertanding dalam pilihan raya selama 5 tahun, dan beliau kembali bertanding dalam Pilihan Raya Umum Malaysia 2004. Beliau merupakan calon bagi kerusi parlimen Bagan dan juga kerusi DUN Air Puteh di Pulau Pinang pada Pilihan Raya Umum Malaysia ke-12.

Pertarungan dalaman

Pada 2005, Lim melakar kejutan pertarungan ketika mengadakan kempen pilihan raya di Melaka ke atas komiti DAP yang mana beliau dan isterinya masing-masing berada di kedudukan terakhir dan kedua terakhir. Walau bagaimanapun, Lim masih teguh berada pada posisi Setiausaha Agung DAP, beliau secara automatik termasuk antara komiti di bawah perlembangan parti. Walaupun isterinya bertindak sebagai ketua wanita Melaka DAP, tetapi isterinya tidak termasuk dalam jawatankuasa.[1] Teresa Kok, Anggota Parlimen DAP yang mengesyorkan konspirasi di belakang Lim dan Chew dihalau daripada jawatankuasa.

Menjadi ketua menteri Pulau Pinang

Pada pilihan raya umum 2008, Lim muncul kembali dalam arena politik, memenangi kerusi parlimen Bagan dan kerusi DUN Air Putih di Pulau Pinang. Beliau berjaya menjadi Ketua Menteri Pulau Pinang, selepas kejayaan DAP bersama-sama Pakatan Rakyat menumbangkan penguasaan daripada Barisan Nasional.

Prestasi pengurusan kewangan dan perlantikan menteri kewangan

Pada 12 Mei 2018, Perdana Menteri Tun Dr Mahathir bin Mohamad mengumumkan Lim dilantik untuk menjawat portfolio menteri kewangan selepas Pakatan Harapan berjaya membentuk Kerajaan Persekutuan pada Pilihan Raya Umum ke-14.[2]

Biarpun sesetengah pihak cuba mengecam pelantikan tersebut berdasarkan kaum, Tun Dr Mahathir menekankan bahawa seseorang individu itu tidak sepatutnya dihakimi berdasarkan kaum sebaliknya pengetahuan dan kualiti yang dimiliki. "Seperti yang diketahui, apabila DAP mengambil alih Pulau Pinang, mereka berjaya menguruskan kewangan lebih baik berbanding kerajaan terdahulu (Barisan Nasional). Mereka pula tidak boleh bergantung kepada Kerajaan Persekutuan kerana bergelar parti pembangkang ketika itu. Namun, kita lihat mereka mampu menguruskan kewangan dengan lebih baik. Justeru, kita memerlukan individu yang berkualiti, bukan hanya ahli parti, Melayu, Cina atau India." kata Tun Dr Mahathir dalam satu wawancara ekslusif bersama akhbar The Edge Weekly.[3][4] Laporan Ketua Audit Negara 2016 yang dikeluarkan pada Julai 2017 menunjukkan jumlah hutang kerajaan Pulau Pinang kepada Kerajaan Persekutuan adalah terendah di Malaysia. Kerajaan Pulau Pinang tidak mempunyai sebarang hutang tertunggak, berbanding jumlah tertinggi yang ditanggung oleh kerajaan Pahang iaitu RM1,087.93 juta. Ia juga berjaya menambahkan aset rizab daripada RM849 juta pada 2008 kepada RM1,828 juta pada akhir 2016.[5][6][7]