Sobotka gikk med i det sosialdemokratiske partiet, Česká strana sociálně demokratická (ČSSD), i 1989. Han var aktiv i partiet i Brno og har siden 2003 sittet i pariets ledelse på riksplan. Han ble partiformann i 2011. I 1996 ble Sobotka første gang innvalgt i deputertkammeret. Han ble gjenvalgt i 1998 og 2002. Han ble regjeringsmedlem i 2002 og var finansminister til 2006. Fra 2005 til 2006 var han også visestatsminister. Etter å ha gått ut av regjeringen vant han i 2006 og 2010 gjenvalg til deputertkammeret.