Ludovic Orban este membru al PNL din anul 1992, partid sub însemnele căruia candidat la numeroase alegeri locale, parlamentare şi pentru preşedinţia căruia a intrat în cursă şi în anul 2010.
Liberalul a candidat la preşedinţia PNL şi în martie 2010, însă, a pierdut în faţa lui Crin Antonescu, obţinând 357 de voturi, în timp ce, Antonescu a primit 986 de voturi.
Orban a fost candidatul PNL la Primăria Capitalei în anii 2008 şi 2016, retrăgându-se din ultima campanie electorală şi renunţând la toate funcţiile din partid, după ce Direcţia Naţională Anticorupţie a dispus urmărirea penală şi controlul judiciar pe 60 de zile. Orban era cuzat de folosirea influenţei pentru obţinerea de foloase necuvenite, la data de 11 aprilie 2016.
DNA a susţinut că Ludovic Orban ar fi cerut unui om de afaceri suma de 50.000 euro pentru a acoperi cheltuielile campaniei electorale pentru alegerile locale, însă magistraţii Înaltei Curţi de Casaţie şi Justiţie l-au achitat la începutul acestui an. Decizia nu este una definitivă.
Între anii 2004 – 2007, Orban a fost viceprimar general al Capitalei, iar între anii 2008-2012 şi 2012-2016 a obţinut două mandate de deputat.
De asemenea, Orban a deţinut şi portofoliul Ministerului Transporturilor, în Guvernul Tăriceanu, pe care l-a păstrat până la încheierea mandatului acestui guvern, în decembrie 2008.
În timpul mandatului de la Transporturilor, Orban a fost implicat într-un accident rutier în urma căruia i-a fost suspendat permisul de conducere pentru că s-a prezentat la poliţie la mai mult de 24 de ore de la producerea acestuia.
Între 2002-2008 Orban a fost preşedintele PNL Bucureşti şi a condus Comisia de Administraţie Publică a PNL.
Liberalul a candidat la alegerile europarlamentare din 7 iunie 2009, pe listele PNL, însă, nu a obţinut un loc în PE.