W latach 1989–1991 zajmował stanowisko podsekretarza stanu w Ministerstwie Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa. W 1991 pełnił urząd ministra tego resortu w rządzie Jana Krzysztofa Bieleckiego.
W 1992 założył Fundację EkoFundusz, zajmującą się ekokonwersją polskiego długu. Do października 2007 nieprzerwanie był prezesem zarządu tej organizacji.
W latach 1994–1995 był wiceprzewodniczącym Komisji ONZ ds. Zrównoważonego Rozwoju (UN Commission on Sustainable Development) w Nowym Yorku. Od 1996 do 1997 pełnił funkcję doradcy Sekretarza Generalnego OECD w Paryżu. Reprezentował Polskę w Komisji Europejskiej (w Komitecie Ekonomiczno-Społecznym, w Komisji ds. Przemian w Przemyśle). Uzyskał członkostwo w Europejskiej Akademii Nauk i Sztuk z siedzibą w Salzburgu, radzie patronackiej Instytutu Jagiellońskiego, Komitecie Naukowym PAN "Człowiek i Środowisko", Państwowej Radzie Ochrony Środowiska oraz Komitecie Narodowym do Spraw Współpracy z Międzynarodowym Programem Zmiany
Globalne Geosfery i Biosfery (IGBP Global Change).
W 1996 został laureatem największej w Europie nagrody "Der Deutsche Umweltpreis" w ochronie środowiska za całokształt dokonań jako naukowiec, polityk i działacz ekologiczny. Pieniądze z tej nagrody (350 tys. DM) przeznaczył na założenie fundacji mającej na celu wspieranie rozwoju najlepszych absolwentów polskich uczelni w ochronie środowiska. W latach 1997–2007 wielomiesięczne stypendia zagraniczne we współpracy z niemiecką fundacją Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU).
16 listopada 2007 został ministrem środowiska w pierwszym rządzie Donalda Tuska. W latach 2008–2009 byłprzewodniczącym Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie Zmian Klimatu. Piastując tę funkcję, zorganizował i był prezydentem 14. Konferencji Narodów Zjednoczonych w sprawie Zmian Klimatu (odbytej w grudniu 2008 w Poznaniu). 8 grudnia 2009 podał się do dymisji ze stanowiska ministra, została ona przyjęta. 1 lutego 2010 r.
Autor ponad 170 publikacji oraz 6 książek z zakresu ochrony środowiska i ekorozwoju. Uczestnik kilkuset konferencji krajowych i ponad stu konferencji zagranicznych, na których wygłaszał referaty.
