Nel frattempo dopo la [[svolta della Bolognina]] aderì al [[Partito Democratico della Sinistra]], e successivamente nel [[1998]] ai [[Democratici di Sinistra]], di cui è divenuto responsabile dell'area università e ricerca, e infine al [[Partito Democratico (Italia)|Partito Democratico]]. Alle [[Elezioni politiche in Italia del 2001|elezioni del 2001]] è entrato alla [[Camera dei deputati (Italia)|Camera dei deputati]] ([[XIV legislatura della Repubblica Italiana|XIV legislatura]]), dove è stato poi confermato alle [[Elezioni politiche in Italia del 2006|elezioni del 2006]] ([[XV legislatura della Repubblica Italiana|XV]]) e [[Elezioni politiche in Italia del 2008|del 2008]] ([[XVI legislatura della Repubblica Italiana|XVI]]).
Alle [[Elezioni politiche italianein Italia del 2013|elezioni del 2013]] diventa [[Senato della Repubblica|senatore della Repubblica]] nella [[XVII legislatura della Repubblica Italiana|XVII legislatura]], ha fatto parte della [[Articolo Uno (partito politico)#La scissione dal PD|minoranza interna del PD]] e si è espresso anche in dissenso dal suo partito, in particolare votando contro la [[riforma costituzionale Renzi-Boschi]]<ref>{{Cita news|lingua=it-IT|url=https://left.it/2015/10/14/senato-riforma-costituzionale-walter-tocci/|titolo=Dichiarazione di voto contrario alla riforma Costituzionale di un senatore idem {{!}} Left|pubblicazione=Left|data=2015-10-14|accesso=2018-02-01}}</ref> e non partecipando al voto di fiducia sulla nuova legge elettorale ''[[Rosatellum]]''<ref>{{Cita news|lingua=it-IT|url=http://www.huffingtonpost.it/2017/10/24/non-parteciperemo-al-voto-di-fiducia-sul-rosatellum-lannuncio-di-cinque-senatori-dissidenti-del-pd_a_23253777/|titolo="Non parteciperemo al voto di fiducia sul Rosatellum". L'annuncio di cinque senatori "dissidenti" del Pd|pubblicazione=L’Huffington Post|data=2017-10-24|accesso=2017-10-24}}</ref>. Per la regola del numero massimo di mandati parlamentari non è ricandidato alle [[Elezioni politiche italiane del 2018|elezioni politiche del 2018]]<ref>{{Cita news|lingua=it|url=http://roma.repubblica.it/cronaca/2018/01/28/news/gentiloni_orfini_boschi_a_roma_il_pd_schiera_i_big_e_cancella_le_minoranze-187465640/|titolo=Gentiloni, Orfini, Boschi: a Roma il Pd schiera i big e cancella le minoranze|pubblicazione=Repubblica.it|data=2018-01-28|accesso=2018-01-28}}</ref>.
È stato direttore del [[Centro per la Riforma dello Stato]].
