Político del Estado de Tabasco, presidió el Partido Revolucionario Institucional (PRI) local y, posteriormente, el Partido de la Revolución Democrática (PRD). Inició su carrera dirigiendo el Instituto Indigenista (1977) y luego dirigió también el Instituto Nacional del Consumidor (1984). Apoyó a Cuauhtémoc Cárdenas Solárzano en las elecciones de 1988 y participó en la fundación del PRD en 1989.
En el año 2000 se postuló y resultó ganador en las elecciones de jefe de Gobierno del Distrito Federal derrotando a Santiago Creel, candidato del Partido Acción Nacional (PAN) y a Jesús Silva Herzog Flores del PRI. El hecho despertó una respuesta agresiva de la oposición, que arguyó la ilegitimidad de su victoria por no ser residente de la capital.
Construyendo una imagen de frugalidad y de moderación política, López Obrador unió en torno a sí tanto a los sectores populares como a una parte significativa de la clase media. Propulsó una política de inclusión social, que llevó al gobierno del Distrito Federal a lanzar políticas tendientes a la mejora de la educación y la salud públicas. Asimismo, puso en marcha una importante reforma en los organismos de seguridad para combatir la corrupción y la violencia policiales, e implementó planes de reurbanización con la modernización de la capital mexicana, y en especial con las mejoras en el caótico tránsito de la ciudad.
A pesar de haber reducido ciertos índices de criminalidad, López Obrador se vio acorralado por una ola de secuestros que asoló la Ciudad de México entre 2003 y 2005. A la sensación de inseguridad general se le sumaron entonces pleitos judiciales promovidos por la oposición, en particular el Proceso Desafuero (2004-2005), basado en una desobediencia suya a una orden judicial en respuesta a una expropiación promovida por su antecesora en el poder.
Las tentativas de destitución de López Obrador fueron rechazadas, aunque entre los días 8 y 25 de abril de 2005 fue alejado de la jefatura de gobierno, tras haber sido suspendidos sus derechos políticos. Reintegrado por la fuerza de una orden judicial y la presión popular, asumió su precandidatura a las elecciones presidenciales de 2006 luego de la renuncia de Cuauhtémoc Cárdenas.
El 29 de julio de 2005 renunció a su cargo para iniciar la campaña electoral como precandidato del PRD. Asumiendo una nítida postura de izquierda, López Obrador cuestionó las prácticas político-económicas del PRI y del PAN. También intentó construir una alianza de izquierda que sirviera de base a su candidatura. Uno de los obstáculos para la formación de ese frente de izquierda fue la posición de los zapatistas, que pusieron en cuestión su capacidad para hacer efectiva una plataforma centrada en las problemáticas sociales. A pesar del fuerte apoyo popular, perdió las elecciones (con resultado inconforme) contra Felipe Calderón. Compitió por la presidência nuevamente en 2012, en una elección vencida por Peña Neto.