回归政坛，出任民进党副秘书长。2017年，卓荣泰于赖清德内阁担任行政院秘书长，外界评论其以协调能力着称，将在各部会和府院党扮演协调的角色。2018年11月24日，适逢民进党九合一选举大败，总统蔡英文辞党主席；卓荣泰于12月14日经民进党中生代的政界人士潘孟安、郑文灿、林佳龙、林智坚、黄伟哲、陈其迈、翁章梁七人共同推举，登记民进党主席补选。12月28日，卓荣泰请辞行政院秘书长一职。
当选民进党主席.2019年1月6日，卓荣泰当选民主进步党主席，投票率16.9％；卓荣泰获得24699票