Menurut Azmin, beliau mula terlibat dalam politik pada sekitar tahun 1987 apabila Perdana Menteri Malaysia ketika itu Dr Mahathir meminta beliau bekerja dengan Anwar Ibrahim.[2]

Mahathir mengenali Azmin semasa beliau masih menuntut di Amerika Syarikat dan menjadi pemimpin pelajar di sana. Hubungan baik kedua-duanya bagaimana pun tidak berkekalan apabila Anwar dipecat daripada kedudukannya sebagai Timbalan Perdana Menteri pada September 1998. Azmin menyifatkan insiden pemecatan tersebut adalah yang paling sukar dalam hidupnya apabila terpaksa memilih antara Mahathir ataupun Anwar.

Azmin memilih untuk bersama Anwar dan beliau antara ahli yang awal menganggotai Parti Keadilan Nasional yang kemudiannya dikenali dengan Parti Keadilan Rakyat.

Pada Pilihanraya Umum ke-10 (29 November 1999), Azmin telah dipilih sebagai ADUN Hulu Kelang. Beliau dipilih semula dalam Pilihanraya Umum ke-12 (2008) dengan mengalahkan calon Barisan Nasional, Said Anuar Said Ahmad dengan majoriti sebanyak 6,867 undi. Beliau memperolehi 40,334 undi berbanding lawannya memperolehi hanya 33,467 undi. Dalam Pilihanraya Umum ke-13 (2013), Azmin memenangi kerusi DUN Bukit Antarabangsa.

Beliau juga merupakan ahli Parlimen Gombak selama dua penggal iaitu 2008-2013 dan 2013 sehingga sekarang.

Di dalam Parti, Azmin dilantik sebagai Naib Presiden Parti Keadilan Nasional pada 2001 dan dipilih semula pada Disember 2004 dan Mei 2007. Pada 2010, Kongres Parti Keadilan Nasional telah melantik Azmin sebagai Timbalan Presiden dan beliau terus menyandang jawatan tersebut sehinggalah pada hari ini.

Pada 23 September 2014, Azmin Ali dilantik sebagai Menteri Besar Selangor berikutan peletakan jawatan Khalid Ibrahim. Beliau memegang jawatan sebagai Menteri Besar selepas gabungan DAP, PAS, dan Parti Keadilan Rakyat (PKR) merampas Selangor pada Pilihan Raya Umum 2008.

Selepas Azmin mengambil alih jawatan itu, beliau menjanjikan banyak perkara kepada penduduk Selango termasuk untuk menyelesaikan isu paling kritikal di negeri itu iaitu air. Bagaimanapun pada Sidang Dewan Undangan Negeri (DUN) yang diadakan pada Ogos 2015, Azmin menyatakan pihaknya akan mengkaji pemberian air percuma kepada penduduk Selangor dengan alasan air banyak digunakan untuk berkebun dan kolam renang.[3]

Selepas isu air, Azmin sekali lagi dikejutkan apabila Khalid meminta beliau mendedahkan mengenai penubuhan Darul Ehsan Investment Group (DEIG)[4]. Azmin sendiri mengakui beliau tidak tidur selama dua bulan memikirkan mengenai masalah-masalah negara seperti derma dana politik, kejatuhan nilai ringgit dan kepimpinan di Putrajaya hinggakan beliau menjadi bahan lawak, dengan ramai yang menyifatkannya sebagai panda kerana lingkaran hitam di matanya.[5]

Azmin juga diminta memberikan penjelasan mengenai RM7.56 bilion duit rakyat Selangor. Beliau didakwa cuba menyembunyikan sesuatu daripada pengetahuan rakyat Selangor dan tidak konsisten dalam kenyataannya berhubung isu air.

Beliau turut dicabar untuk mengadakan sidang Dewan Undangan Negeri (DUN) tergempar bagi menentukan sama ada beliau masih lagi mendapat sokongan majoriti sebagai Menteri Besar sekali gus menyelesaikan pergolakan yang berlaku dalam pentadbirannya ketika ini.[6]

Berikutan selepas Pilihan Raya Umum 2018, Azmin dinamakan sebagai salah seorang menteri dalam kabinet Perdana Menteri Mahathir Mohamad yang baru dipilih pada 18 Mei 2018.[7] Beliau akan mengetuai Kementerian Hal Ehwal Ekonomi yang baru ditubuhkan. Beliau bersumpah sebagai Menteri Hal Ehwal Ekonomi pada 21 Mei 2018 di Kuala Lumpur Istana Negara.[8]