Hij sloot zich aan bij de Verenigde Partij voor Nationale Ontwikkeling (UPND) onder Anderson Mazoka, maar stapte later over naar het Patriottisch Front (PF) dat werd geleid door partijoprichter Michael Sata.
Nadat de PF de verkiezingen van 2011 had gewonnen, werd Lungu onderminister in het kabinet van de vicepresident. Vervolgens werd hij op 9 juli 2012 bevorderd tot minister van Binnenlandse Zaken. Op 24 december 2013 werd hij minister van Defensie nadat Geoffrey Bwalya Mwamba ontslag had genomen uit zijn ministerspost, en hij fungeerde als waarnemend president tijdens de langdurige ziekte van president Sata in 2013-14.
Toen president Sata op 19 oktober 2014 voor medische behandeling naar het buitenland ging, werd Lungu in zijn afwezigheid aan het hoofd van het land gelaten. Toen Sata op 28 oktober 2014 overleed, nam vicepresident Guy Scott het over als waarnemend president, en Lungu werd gezien als een van de belangrijkste kanshebbers om Sata uiteindelijk op te volgen bij een tussentijdse presidentsverkiezing.
Op 3 november 2014 heeft waarnemend president Scott Lungu ontslagen als secretaris-generaal van het PF. Hij verving hem door Davis Mwila, het parlementslid voor Chipili. De volgende dag, op 4 november 2014, kondigde Scott echter aan dat Lungu als secretaris-generaal zou aanblijven, nadat Mwila had geweigerd zijn benoeming aan te nemen. Op 30 november 2014 werd Lungu tijdens een nationale conventie van de partij in Kabwe, Zambia, gekozen tot president van het Patriottisch Front. De conventie was echter ongebruikelijk omdat er niet werd gestemd. In plaats daarvan kozen de niet-geaccrediteerde afgevaardigden hem door het opsteken van handen.
Op 20 januari 2015 nam Lungu deel aan de tussentijdse presidentsverkiezingen en versloeg hij zijn naaste rivaal Hakainde Hichilema van de Verenigde Partij voor Nationale Ontwikkeling. Hij werd op 24 januari door de kiescommissie van Zambia tot winnaar uitgeroepen.
