2005 г. —  Председатель Криворожской городской организации Партии регионов

2006 г. — Народный депутат Украины 5-го созыва от Партии регионов, № 59 в списке. Заместитель председателя Комитета по вопросам и регуляторной политики и предпринимательства с июля 2006 года.

2007 г. — Народный депутат Украины 6-го созыва от Партии регионов, № 76 в списке. Заместитель председателя комитета по вопросам и регуляторной политики и предпринимательства с декабря 2007 года.

2010 г. —  Сложил депутатские полномочия

2010 г. — председатель Днепропетровской облгосадминистрации.

2012 г. — вице-премьер-министр Украины. Сфера ответственности: региональное развитие, инфраструктура, транспорт, строительство, жилищно-коммунальное хозяйство, туризм, электронное управление, Государственная служба по чрезвычайным ситуациям.

2014 г. — на XIV съезде Партии регионов избран в состав президиума политсовета партии.

2014 г. — глава фонда «Украинская перспектива».

2014 г. — народный депутат Верховной рады по партийному списку «Оппозиционного блока».

2015 г. — вице-премьер по промышленности в теневом кабинете министров, созданном партией «Оппозиционный блок».

2015 г. — выдвинут Оппозиционным блоком кандидатом на пост главы Днепропетровска. В прошедшем 25 октября первом туре одержал победу, набрав 37,94 % голосов избирателей. В прошедшем 15 ноября втором туре уступил Борису Филатову, набрав 44,92 % голосов (158 752) избирателей.

2018 г. — решением 8-го съезда выдвинут кандидатом в президенты Украины от партии «Оппозиционный блок».

2018 г. — включён в список граждан Украины, против которых введены российские санкции.

2019 г. — на форуме «За мир и развитие» оппозиционные силы официально выдвинули Александра Вилкула кандидатом в Президенты Украины.