Etter valget i 2002 ble von Sydow valgt til Riksdagens talman ved akklamasjon. Hans kombinasjon av riksdagserfaring, stadsrådserfaring, statsviter og allmenn jovialitet ble ansett som perfekt for talmansoppdraget. Etter valget i 2006, da riksdagen hadde fått borgerlig majoritet, stilte von Sydow til gjenvalg som Riksdagens talman, men tapte avstemningen mot moderaten Per Westerberg med sifrene 169 mot 177. I perioden 2007 til 2010 var von Sydow leder for Vetenskapsrådets styre.