Trittin var fra 1990 til 1994 minister for forbunds- og europasaker i delstaten Niedersachsen og fra 1998 til 2005 Tysklands miljøvernminister. Han er fra 2009 fraksjonsleder i Forbundsdagen for partiet Bündnis 90/Die Grünen (sammen med Renate Künast). Ved en uravstemning i partiet i november 2012 ble han sammen med Katrin Göring-Eckardt valg som toppkandidat til valget i 2013.