1994 und 1998 zog er als direkt gewählter Abgeordneter des Wahlkreises Rheinisch-Bergischer Kreis I und von 2002 bis 2013 für den Wahlkreis Rheinisch-Bergischer Kreis in den Deutschen Bundestag ein. Bei der Bundestagswahl 2005 erreichte er hier 49,3 % der Erststimmen. 2009 holte er mit 50 % der Stimmen seines Wahlkreises erneut das Direktmandat. Trotz seiner Krebserkrankung kandidierte Bosbach erneut bei der Bundestagswahl am 22. September 2013 und zog mit 58,5 % zum sechsten Mal als direkt gewählter Abgeordneter im Bundestagswahlkreis Rheinisch-Bergischer Kreis in den Deutschen Bundestag ein.