I 2003 ble han valgt inn i Bergen bystyre 2003–2007 som Arbeiderpartiets sjuendekandidat, medlem av komité for oppvekst og var fraksjonsleder. I 2007 gjenvalgt til Bergen bystyre for perioden 2007-2011 som partiets femtekandidat og var medlem av komité for helse og sosial og senere komité for oppvekst og var fraksjonsleder. I 2011 gjenvalgt til Bergen bystyre for perioden 2011-2015 som partiets tredjekandidat. Kommunalråd for Bergen kommune og leder av komite for oppvekst. I 2015 var han Arbeiderpartiets tredjekandidat, og ble valgt inn i Bergen bystyre for perioden 2015-2019. Etter valgseieren ble han byråd for barnehage, skole og idrett i Harald Schjelderups byråd. Etter nærmere tre år gikk Thorsen av som byråd i august 2018 og gikk tilbake til Bergen bystyre som folkevalgt medlem. Ved kommunevalget i 2019 var Thorsen Arbeiderpartiets 69.kandidat. Han fikk 717 personstemmer og slengere, og endte opp som partiets 13. representant og fast medlem av Bergen bystyre i perioden 2019–2023. Han er for perioden 2019–2023 valgt som nestleder i Bergen kommunes kontrollutvalg.