ในวิกฤตการณ์การเมืองไทย พ.ศ. 2556–2557 นายณัฏฐพล ได้ลาออกจากการเป็น ส.ส. และสมาชิกพรรค เพื่อเข้าร่วมเป็นแกนนำในการชุมนุมของกปปส. ร่วมกับคนอายุคราวเดียวกัน คือ นายชุมพล จุลใส, นายพุทธิพงษ์ ปุณณกันต์ และนายสกลธี ภัททิยกุล โดยนายณัฏฐพลถือเป็นแกนนำที่อาวุโสที่สุดในบรรดาแกนนำทั้ง 4 คนนี้[7] [8]

นอกจากนี้แล้ว นางทยา ทีปสุวรรณ ภรรยาของนายณัฏฐพล ก็ได้เข้าร่วมชุมนุมในครั้งนี้ โดยถือว่าเป็นแนวร่วมเคียงข้างสามี [9] ซึ่งในวันที่ 13 มกราคม พ.ศ. 2557 ที่ทางกปปส.ชุมนุมแบบแยกเวทีออกทั้งหมดเป็น 7 เวที ปิดการจราจรตามทางแยกต่าง ๆ ในกรุงเทพมหานคร นายณัฏฐพลและนางทยามีบทบาทเป็นแกนนำที่เวทีบริเวณแยกอโศก[10] อีกทั้งในระยะแรกของการชุมนุมที่บริเวณสถานีรถไฟสามเสน นายณัฎฐพลก็เป็นผู้ออกไปสำรวจสถานที่และตัดสินใจเอาที่นี่เป็นที่ชุมนุมร่วมกับนายพุทธิพงษ์ และในการชุมนุมใหญ่ครั้งแรกเมื่อวันที่ 24 พฤศจิกายน พ.ศ. 2556 มีการแจกสติกเกอร์จำนวน 1,000,000 แผ่น แก่ผู้ชุมนุม นายณัฏฐพลก็เป็นผู้ดำเนินการในส่วนนี้ และยังเป็นผู้ดูแลเรื่องเทคนิคเครื่องเสียงบนเวทีอีกด้วย[11]

ต่อมาในวันที่ 14 พฤษภาคม พ.ศ. 2557 ศาลอาญาอนุมัติหมายจับแกนนำ กปปส. รวม 43 คน ผู้ต้องหาคดีกบฏ และความผิดอื่น รวม 8 ข้อหา เพื่อติดตามตัวมาดำเนินกระบวนการตามกฎหมาย นายณัฏฐพลเป็นผู้ต้องหาหมายเลขที่ 8[12] [13] โดยนายณัฏฐพลได้เข้าต่อสู้คดีตามกระบวนการยุติธรรม และคดียังไม่ถึงที่สุด[14][15]