Es va reintegrar a l'Ajuntament Barcelona i a les classes d'economia urbana i economia internacional com a professor adjunt interí a la Facultat d'Econòmiques de la Universitat Autònoma de Barcelona, on cinc anys més tard presentaria la seva tesi doctoral Els preus del sòl urbà. El cas de Barcelona (1948-1978). El 1974 va impulsar Convergència Socialista de Catalunya, un dels grups fundacionals del Partit dels Socialistes de Catalunya (PSC-PSOE), on va crear la Federació de Barcelona. Al PSC va ocupar la responsabilitat de política municipal.

Arran de les primeres eleccions legislatives del 15 de juny de 1977 va dirigir conjuntament amb Narcís Serra la campanya del PSC a Barcelona, el partit més votat a les urnes, i va representar-lo a la comissió de control de l'Ajuntament, nomenada per les forces democràtiques abans de les primeres eleccions municipals. El 1978 va ser investigador i professor invitat a la Johns Hopkins University de Baltimore, que més endavant l'investiria doctor honoris causa.

Al seu retorn, el 1979, es va incorporar a la llista electoral del PSC a les primeres eleccions municipals a l'Ajuntament de Barcelona de la nova etapa democràtica. Primerament com a tinent d'alcalde de la Reforma Administrativa va encapçalar la modernització de l'administració pública local i després, com a tinent d'alcalde d'Hisenda, el plantejament del nou sistema de finançament d'aquestes corporacions.

Va succeir Narcís Serra en el càrrec d'alcalde i a la seva presa de possessió el 2 de desembre del 1982 declarava: "Sóc un modest barceloní que no havia somniat mai amb l'honor d'una càrrega tant rellevant com la que avui m'heu posat damunt les espatlles, però us asseguro que tindré tota l'ambició que implica seure en aquesta cadira. Estic preparat per dur endavant l'empresa amb energia. Els qui em coneixen de temps enrere ho saben".

El 1986 la capital catalana va ser elegida com a seu dels Jocs Olímpics del 1992 i des del primer moment Pasqual Maragall va presidir el comitè organitzador (COOB'92). L'esdeveniment olímpic va significar un gran salt endavant, no només per a la ciutat de Barcelona sinó per a tot Catalunya, i en múltiples aspectes, va significar una mobilització de nombroses energies i un èxit social, esportiu i organitzatiu.

Simultàniament durant aquest període va impulsar la Xarxa de ciutats Eurocities i la xarxa transfronterera C-6 (Tolosa de Llenguadoc, Montpellier, Saragossa, València, Palma de Mallorca i Barcelona). De 1991 a 1997 fou president del Consell de Municipis i Regions d'Europa (CMRE). Va exercir com a vice-president de la Unió Internacional d'Autoritats Locals (IULA) i president del Comiè de Regions de la Unió Europea del 1996 al 1998.

El 1997 Pasqual Maragall va donar per acabada l'etapa com a alcalde. Va retornar a la docència universitària a Roma i a Nova York. El 1998 va retornar a la política activa i el 1999 fou candidat del PSC-Ciutadans pel Canvi a la presidència de la Generalitat.

Des de l'any 2000 és president del Partit dels Socialistes de Catalunya (PSC-PSOE). Diputat al Parlament de Catalunya entre el 1988 i 1995, ho va tornar a ser el 1999, presidint el grup parlamentari Socialistes-Ciutadans pel Canvi.

Al seu últim llibre Els orígens del futur (Ed. Planeta 2000), Pasqual Maragall escriu: "Ara hem de muntar les bases d'un catalanisme que doni millors resultats per a tothom, que estigui a l'alçada dels temps, que respongui als reptes que planteja el futur. El meu partit prefereix privilegiar l'aspecte positiu i propositiu d'aquest ampli catalanisme. No volem situar el debat en un intercanvi de retrets, sinó posar damunt la taula de tots els catalans, propostes molt concretes d'una política diferent en cada sector de la vida social actual. Hem de fer un històric esforç ideològic de reformulació dels nostres mètodes de govern actual. Hem d'assumir el passat recent i perfilar els grans reptes que tenim plantejats. En definitiva, hem de dibuixar el futur. A Catalunya els socialistes i els Ciutadans pel Canvi ho hem començat a fer mitjançant la presentació d'alternatives de govern precises (...). demostrant que hi ha una alternativa real, possible, detallada, convenient per al país i àmpliament desitjada".

El 16 de desembre de 2003 ha estat elegit President de la Generalitat pel Parlament de Catalunya i el dia 20 de desembre ha pres possessió del càrrec com a President.