จตุพร เป็นอดีตโฆษกพรรคไทยรักไทย และอดีต ส.ส. ระบบบัญชีรายชื่อของพรรค แจ้งเกิดทางการเมืองจากการเป็นผู้นำนักศึกษาช่วงเหตุการณ์พฤษภาทมิฬ พ.ศ. 2535 เมื่อเกิดการปราบปรามผู้ชุมนุมที่ ถนนราชดำเนิน และผู้ชุมนุมย้ายไปปักหลักที่รามคำแหง โดยมีจตุพรขึ้นเวทีปราศรัยด้วย โดยร่วมกับเพื่อนๆ นักศึกษาอีกหลายคน เช่น อุสมาน ลูกหยี วัชระ เพชรทอง[1] นายจตุพร ทำงานการเมืองโดยมีกลุ่มนักศึกษารามคำแหง พรรคศรัทธาธรรมที่ตัวเองเป็นผู้ก่อตั้ง จึงมีชื่อที่รู้จักกันดีในสมัยเรียนว่า ตู่ ศรัทธาธรรม เป็นฐานกำลังคอยเคลื่อนไหว เช่น การให้กำลังใจ พ.ต.ท.ทักษิณ ชินวัตร[2]การมอบดอกไม้ กกต. การเดินขบวนไปหน้าสำนักงานหนังสือพิมพ์ผู้จัดการ ในสมัยที่พันธมิตรประชาชนเพื่อประชาธิปไตย เคลื่อนไหวขับไล่ พ.ต.ท.ทักษิณ ชินวัตร ออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรี

เข้าสู่วงการเมืองครั้งแรกด้วยการสังกัดพรรคพลังธรรมในช่วงที่มีไชยวัฒน์ สินสุวงศ์ เป็นหัวหน้าพรรค ต่อมาเริ่มมีความใกล้ชิดกับภูมิธรรม เวชยชัย รองประธานมูลนิธิอาสาสมัครเพื่อสังคม (มอส.) ในขณะนั้น ซึ่งต่อมาทำให้ได้มีส่วนร่วมในการก่อตั้งพรรคไทยรักไทย

จตุพรเคยดำรงตำแหน่งเป็นเลขานุการของประพัฒน์ ปัญญาชาติรักษ์ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม สมัยรัฐบาลทักษิณ 1 ต่อมาเข้าร่วมเป็น 1 ใน 8 แกนนำแนวร่วมประชาธิปไตยขับไล่เผด็จการ (นปก.) ที่เคลื่อนไหวต่อต้าน คณะมนตรีความมั่นคงแห่งชาติ ต่อมาได้เข้าสังกัดกับพรรคพลังประชาชนพร้อมกับลงรับสมัคร ส.ส. ในระบบสัดส่วนลำดับที่ 4 ของกลุ่ม 6 ที่ประกอบด้วยพื้นที่กรุงเทพมหานคร นนทบุรี และสมุทรปราการ และได้รับเลือกตั้งเป็น ส.ส.ในสมัยแรก

ในปี พ.ศ. 2551 จตุพรเป็นหนึ่งในพิธีกรรายการ ความจริงวันนี้ ทางเอ็นบีที โดยร่วมกับวีระ มุสิกพงศ์ และณัฐวุฒิ ใสยเกื้อ เพื่อตอบโต้และวิพากษ์วิจารณ์การเคลื่อนไหวของพันธมิตรฯ

หลังการยุบพรรคพลังประชาชน และการจัดตั้งรัฐบาล โดยการนำของพรรคประชาธิปัตย์ จตุพรทำหน้าที่สมาชิกฝ่ายค้านในสภาผู้แทนราษฎร และยังคงร่วมงานกับกลุ่ม นปช. อย่างต่อเนื่อง โดยร่วมขึ้นปราศรัยในฐานะแกนนำ ภายหลังเหตุการณ์ก่อความไม่สงบของกลุ่ม นปช. เมษายน พ.ศ. 2552 จตุพรถูกออกหมายจับพร้อมกับแกนนำคนอื่นๆ ในวันที่ 14 เมษายน พ.ศ. 2552

ในการชุมนุมของแนวร่วมประชาธิปไตยต่อต้านเผด็จการแห่งชาติ แดงทั้งแผ่นดิน พ.ศ. 2553 จตุพรเข้าร่วมชุมนุมในครั้งนี้ด้วย และถูกออกหมายจับเมื่อการชุมนุมสิ้นสุดลง โดยใช้ตำแหน่งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรประกันตัวไป[3] ต่อมามีการเปิดเผยว่า ในปี พ.ศ. 2553 จตุพรเป็นหนึ่งในบรรดา ส.ส.ที่ไม่เคยมาร่วมลงคะแนนผ่านร่างกฎหมายในสภาผู้แทนราษฎรเลย เช่นเดียวกันกับเสนาะ เทียนทอง หัวหน้าพรรคประชาราช[4]

การชุมนุมที่อนุเสาวรีย์ประชาธิปไตยวันที่ 10 เมษายน พ.ศ. 2554 จตุพรปราศรัยว่า คุณเอาหน่วยไหนมาฆ่าพวกผม ยังไม่เจ็บปวด ยกเว้นสองหน่วยอย่าเอามาฆ่าผมได้ไหม คือ หนึ่ง ทหารรักษาพระองค์ และสอง ทหารเสือพระราชินี เพราะพวกเรามีความเจ็บปวดว่าเป็นกระสุนพระราชทานใช่ไหม[5]มีประเทศไหนบ้างในโลกนี้ฆ่าลูกเพื่อปกป้องพ่อ ฆ่าลูกเพื่อพ่อ ฆ่าลูกเพื่อแม่ มีไอ้ประเทศบ้าประเทศนี้ประเทศเดียว ซึ่งต่อมา พล.อ.ประยุทธ์ จันทร์โอชา[6] ผู้บัญชาการทหารบก มอบอำนาจให้นายทหารพระธรรมนญฟ้องร้อง เนื่องจากเป็นการกล่าวในที่สาธารณะ แต่นาย ธาริต เพ็งดิษฐ์ อธิบดีกรมสอบสวนคดีพิเศษ สั่งไม่ฟ้อง

ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2554 จตุพรได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคเพื่อไทย ต่อมาในช่วงเดือนเมษายน พ.ศ. 2554 พลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชา ผู้บัญชาการทหารบก มอบอำนาจให้นายทหารพระธรรมนูญ เป็นผู้ดำเนินการฟ้องร้องจตุพร ในข้อหากล่าวหมิ่นประมาทต่อองค์พระมหากษัตริย์ โดยทางกรมสอบสวนคดีพิเศษออกหมายเรียก โดยอาศัยอำนาจตามมาตรา 18 ตามพระราชบัญญัติความมั่นคงภายในราชอาณาจักร พ.ศ. 2551 เรียกรับทราบข้อกล่าวหา พร้อมกลุ่มแนวร่วมประชาธิปไตยต่อต้านเผด็จการแห่งชาติอีกจำนวนหนึ่ง อันเนื่องมาจากการปราศรัยที่อนุสาวรีย์ประชาธิปไตย เมื่อวันที่ 10 เมษายน พ.ศ. 2554[7] ต่อมาศาลได้มีคำวินิจฉัยให้ถอนประกัน ส่งผลให้จตุพรถูกส่งตัวเข้าเรือนจำ ในวันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2554[8][9]

ในช่วงปลายปี พ.ศ. 2554 สื่อมวลชนรัฐสภาได้ตั้งฉายาให้จตุพร กับอรรถพร พลบุตร ว่าเป็น "คู่กัดแห่งปี"[10] ซื่งนับเป็นปีที่ 2 ของฉายาดังกล่าว โดยก่อนหน้านี้ในปี พ.ศ. 2553 ได้รับฉายานี้คู่กับวัชระ เพชรทอง

ต่อมาในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2555 มีคำวินิจฉัยเสียงข้างมาก 7 ต่อ 1 ให้สมาชิกภาพสมาชิกสภาผุ้แทนราษฎรของนายจตุพร สิ้นสุดลงตามรัฐธรรมนูญมาตรา 106(4) ประกอบกับมาตรา 101(3)[11]รวมถึงสิ้นสุดความเป็นสมาชิกพรรคการเมือง

ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2557 เขาได้สมัครรับเลือกตั้งในระบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคเพื่อไทย ลำดับที่ 20[12]

จตุพร พรหมพันธุ์ เข้ารับตำแหน่งหน้าที่ประธาน นปช. ต่อจากนางธิดา ถาวรเศรษฐ ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2556[13]

วันที่ 29 พฤศจิกายน พ.ศ. 2558 ทหารจับจตุพร พรหมพันธุ์[14]ก่อนปล่อยในวันที่ 30 พฤศจิกายน พ.ศ. 2558 ในวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2559 ทหารได้เชิญนายจตุพรเดินทางมายังกองทัพภาคที่ 1[15] และ 18 กุมภาพันธ์ 2559 ทหารได้เชิญนายจตุพรไปพูดคุยที่มณฑลทหารบกที่ 11[16]วันที่ 27 กรกฎาคม 2559 พระสุวิทย์ ธีรธมฺโม แจ้งความข้อหาหมิ่นประมาท[17] โดยตำรวจรับแจ้งความต่อมา วันที่ 11 ตุลาคม 2559 เขาถูกศาลอาญาสั่งถอนประกัน ส่งผลให้เขาต้องเข้าเรือนจำพิเศษกรุงเทพมหานคร ทันที