Benoît Hamon est un membre actif du PS. Il entame sa carrière politique à 19 ans en militant contre un projet de loi d’Alain Devaquet, Ministre de l’enseignement de l’époque. Il revient sur les devants de la scène politique française en 1993 en fondant les courants Nouvelle Gauche et Nouveau Parti Socialiste avec Arnaud Montebourg et Vincent Peillon. Il fonde aussi le Mouvement des jeunes socialistes et en assure la présidence de 1993 à 1995. De 1995 à 1997, Benoît Hamon est le Conseiller pour la jeunesse de Lionel Jospin qui était Premier secrétaire du Parti socialiste. Il rejoint par la suite (19997 et 1998) le cabinet de Martine Aubry, Ministre de l’emploi et de la solidarité en tant que Conseiller technique chargé de l’emploi des jeunes puis des affaires politiques jusqu’en 2000.
Benoît Hamon intègre le Conseil municipal de Brétigny-sur-Orge dans l’Essonne en 2001 et se fait élire député de la Grande circonscription Est en 2004. Il fait campagne pour le « non » lors du référendum de mai 2005 sur le Traité constitutionnel européen et adhère à la synthèse du PS au mois de novembre de la même année, lors du congrès au Mans. Il est nommé à la même période Secrétaire national du parti jusqu’à sa démission en 2007 où il est en désaccord avec le parti sur le soutien au traité modificatif européen. Entre temps (en mai et juin 2007), il est porte-parole du parti aux législatives et crée en juillet avec Noël Mamère La Forge, le cercle de réflexion. Alors que Benoît Hamon est député européen, il se présente aux européennes de 2009 pour représenter la liste du PS en Île-de-France. Il perd alors son mandat déjà acquis pour la législature 2004-2009. Par ailleurs, il redevient porte-parole du parti en décembre 2008 grâce à la nomination de Martine Aubry. Il est Conseiller régional d’Île-de-France depuis les régionales de 2010.