县（现顺义区）就职，被任命为中共顺义县委副书记、代理县长，开启从政之路。此后，他一直在北京市地方工作；历任顺义县县长、顺义区区长、区委副书记、书记；2002年，时年39岁当选中共北京市委常委，任市委秘书长、兼市直机关工委书记。在北京市委工作期间，历经贾庆林、刘淇两任市委书记及孟学农和王岐山两任市长。
晋升正部.2006年12月，在第十届全国人大常委会第二十五次会议上，根据国务院总理温家宝的提名，被任命为农业部部长，时年43岁的孙政才是当时温家宝内阁最年轻的部长，有“少帅部长”之称