Rune Olsø var medlem av Trondheim bystyre fra 1995 til 2017, og har vært medlem av utdanningskomiteen, kulturkomiteen og finans- og næringskomiteen. Han hadde permisjon fra bystyret fra juni 2012 til juli 2013. Fra 1999 til 2005 var Olsø kommunalråd i Trondheim kommune, ledet Arbeiderpartiets bystyregruppe, og satt i bygningsrådet og i lønns- og administrasjonsutvalget.