ศรัณยูเคยเข้าร่วมชุมนุมในเหตุการณ์พฤษภาทมิฬ พ.ศ. 2535 และเคยมีชื่อเป็นกรรมการบริหารพรรคไทยรักไทย รุ่นที่ 2[48] แต่ในวิกฤตการณ์การเมืองในประเทศไทย พ.ศ. 2548-2550 ศรัณยูเป็นบุคคลหนึ่งที่เข้าร่วมในการขับไล่ พ.ต.ท.ทักษิณ ชินวัตร ให้ลาออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรี โดยเข้าร่วมชุมนุมตั้งแต่วันแรกที่ก่อตั้งกลุ่ม คือ วันเสาร์ที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2549 ที่ลานพระบรมรูปทรงม้า ซึ่งได้เข้าร่วมชุมนุมอยู่บ่อยครั้งและได้ขึ้นเวทีปราศรัยร่วมกับพงษ์พัฒน์ วชิรบรรจง เพื่อนนักแสดงที่หน้าสยามพารากอน เมื่อวันที่ 29 มีนาคม พ.ศ. 2549

ต่อมาเมื่อเกิดวิกฤตการณ์การเมืองในประเทศไทยขึ้นอีกครั้ง ศรัณยูเป็นบุคคลหนึ่งที่เข้าร่วมในการชุมนุมของพันธมิตรประชาชนเพื่อประชาธิปไตย พ.ศ. 2551 และได้ขึ้นเวทีร้องเพลงกับ ไก่ แมลงสาบ และวงซูซู อย่างสม่ำเสมอ จนกระทั่งถูกแต่งตั้งให้เป็นแกนนำพันธมิตรประชาชนเพื่อประชาธิปไตย รุ่นที่ 2 พร้อมกับนางมาลีรัตน์ แก้วก่า ใน วันอาทิตย์ ที่ 23 พฤศจิกายน พ.ศ. 2551ต่อมาใน วันอังคาร ที่ 6 ตุลาคม พ.ศ. 2552 เขาได้รับเลือกให้เป็นรองเลขาธิการพรรคการเมืองใหม่ของทางกลุ่มพันธมิตรฯ