Negli anni 80 è stato membro del gruppo di guerriglieri M-19, che in seguito si trasformò nel partito "Alianza Democrática M-19" a cui Petro partecipò diventandone membro. Alle elezioni legislative del 2006, è stato eletto senatore per il partito Polo democratico alternativo. Nel 2009 ha rassegnato le dimissioni per potersi candidare alle elezioni presidenziali colombiane del 2010, arrivando quarto.