国重新加入中国国民党，于郝龙斌竞选台北市长时，担任其竞选总部后援会执行副总干事。郝当选市长后，聘请庞建国担任台北市政府市政顾问副总召集人。2007年2月，前台北市长马英九因特别费案遭到检调起诉，马依原承诺辞去国民党党主席一职，并正式宣布参选第12届中华民国总统选举，在马英九竞选政见中，庞建国负责科技政策之撰写。2008年出任中华民国总统马英九政府的海基会副秘书长（原本内定出任海基会副秘书长，实际为顾问身份），担任两岸谈判代表，但因失言风波遭到抨击而退出第一线工作。2012年8月，庞建国取得教授资