但卢武铉从政历程却一波三折。他总共参加过六次选举，四届国会议员选举和一次补选，再加上釜山市长选举，但只当选过两次。其间，卢武铉经历了一次极为重要的政治选择，决定了他一生的走向。
1990年，时任民正党总裁的卢泰愚和统一###党金泳三、金钟泌总裁通过三党合并创立了民自党，与金大中领导的平民党争夺总统宝座。卢武铉坚守自己的政治信仰，拒绝追随金咏三加盟民自党，反而与一部分原###党人马并入金大中旗下。这一选择付出了高昂的代价，卢武铉在此后的釜山选区内连连失利。但所谓“祸兮，福所倚也”，从此，他也与金大中结下不解之缘，直至最终问鼎。
卢武铉在金大中入主青瓦台后的第一件事，便是去书店买了金大中的全套著作，精心研读，希望借他山之石以攻玉。此后卢武铉全力追随金大中，而金大中对他也另眼相看，提携有加。2000年8月，卢武铉被金大中任命为海洋水产部长官。
2002年12月，韩国进入新世纪以来的首次总统选举——第16届总统大选。竞争一开始就进入白热化状态，并呈现出“三足鼎立，两强相争”的格局。卢武铉联合郑梦准，经过激烈角逐，战胜了大国家党候选人李会昌，成功当选为韩国第16届总统。
卢武铉从上台开始，就一路跌跌撞撞，从未享受蜜月期。在他就职典礼前几个小时朝鲜试射导弹，他就职典礼时首先播放的是哀乐。他的改革计划多数遭在国会占绝对优势的反对党推翻，过去支持他的工会也经常发动大规模###。就连他的亲戚和亲信也给他惹来不少麻烦。由于执政党的内部分裂，他不得不退出执政党，成了无党无派完全靠民众支持的平民总统。由于助手涉嫌受贿和收受非法政治资金等问题，卢武铉成了韩国历史上首位遭到弹劾的总统。
但始料未及的是，弹劾总统造成反效果，自弹劾议案通过之后，弹劾他的党派在民众中的支持率骤降，而支持卢武铉的开放国民党人气却骤升。随后在韩国第17届国会选举中，支持卢武铉的开放国民党取代最大在野党一跃而成为国会第一大党，改写了韩国16年来“朝小野大”的政坛格局。民众的支持和开放国民党在国会选举中的胜利，为卢武铉复出奠定了基础，2004年5月14日，韩国宪法法院宣判驳回了这项震动韩国朝野的总统弹劾案，结束了韩国政坛两个多月来的混乱局面，使卢武铉得以恢复总统权力。
卢武铉认同“韩美是同盟、韩朝是同胞”的政治理念，支持金大中的“阳光政策”，努力寻求修补与朝鲜的关系，主张以和平方式，通过对话解决朝鲜核问题，继续推进与朝鲜的和解合作政策，加强交流与合作，并向朝鲜提供经济援助，避免半岛发生危机。但朝鲜核危机却让他的“和平繁荣”政策广受质疑，整个任期都在朝鲜核武危机步步升高威胁下，在野党和许多民众纷纷指责他对朝鲜过于软弱和友好，造成他的支持率步步下滑。
不过卢武铉并不是孬种，他坚持不向美国磕头，不到美国去“照相”，在对朝政策上处处和美国唱反调，反对美国对朝制裁和动武，毫不犹豫地撤掉亲美外长，坚持修改《驻韩美军地位协定》、要求美军撤出首尔、撤离韩国，强令“驻韩美军不得卷入东北亚争端”。他还坚持要求从美军手中收回战时指挥权，打造自主国防，抛弃以往奉行的“冷战阵营外交”，改变与美国和日本结盟联手遏制朝鲜、中国的局面，做东北亚的“均衡者”。
在对日关系上卢武铉尤其显得强悍，他强烈反对日本政府拒不承认战争罪行、肆意修改历史教科书歪曲侵略历史、染指独岛、参拜靖国神社等行径，甚至发起“亲日”行为大调查。他认为“与把侵略和加害别国的历史视为光荣的国家共存，是全世界人民的巨大不幸。”在日本准备测量东海专属经济区航道时，他宣布韩国全面动员国家力量和外交资源，强烈、坚决地应对日本在独岛主权和历史问题上的挑衅行为，甚至还派出几十艘警备艇和军用飞机准备强行拦截日本测量船。