ศ.ลิขิต ธีรเวคิน เข้าสู่งานการเมืองโดยลาออกจากราชการ[4] เพื่อดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงมหาดไทย ในรัฐบาลพลเอกชวลิต ยงใจยุทธ[5] และเข้าร่วมงานกับพรรคความหวังใหม่ ซึ่งมีพลเอกชวลิต ยงใจยุทธ เป็นหัวหน้าพรรค และได้ลงสมัครรับเลือกตั้งครั้งแรก ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2544 แบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 10 และได้รับเลือกตั้งเลื่อนขึ้นแทนบุคคลที่ไปดำรงตำแหน่งรัฐมนตรี ต่อมาในปี พ.ศ. 2545 พรรคความหวังใหม่ยุบรวมเข้ากับพรรคไทยรักไทย ศ.ลิขิต จึงได้ย้ายมาสังกัดพรรคไทยรักไทย และได้รับแต่งตั้งเป็นกรรมการบริหารพรรค

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

ลิขิต ธีรเวคิน ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร 2 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2544 แบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคความหวังใหม่ (เลื่อนแทน)
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2548 แบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคไทยรักไทย