发惠当选为台北县议员并于2002年连任成功。沈发惠在陈水扁于2000年、2004年两次参选总统时，皆出任陈水扁竞选总部舆情部主任。2004年中华民国立法委员选举中，沈发惠获得民进党提名并且于台北县第三选区当选为第六届立法委员，不过在2007年被列为十一寇之一。2007年，沈发惠参选民进党台北县第十二选举区立法委员初选，在党员投票阶段时遭遇父亲沈友仁（前台大医院副院长、小儿科主任、首届资讯主任）过世；而党员投票败给时任立委陈朝龙，未待进入民意调查阶段即于2007年5月7日宣佈退出党内初选、支持陈朝龙，