Desde las elecciones federales de 2005, ha sido miembro del Bundestag.

De 1992 a 1993, obtuvo una beca en la Escuela de Medicina Harvard, patrocinada por la Fundación Konrad Adenauer, cercana a la CDU.

[4]​ Fue miembro del Sachverständigenrat zur Begutachtung der Entwicklung im Gesundheitswesen (el consejo de expertos que asesora al gobierno federal sobre la evolución del sistema de salud alemán) desde 1999 hasta que fue elegido al Bundestag en septiembre de 2005.

[6]​ Lauterbach hizo su ingreso al Bundestag con un mandato directo al ganar en su distrito electoral Leverkusen - Colonia IV en las elecciones federales de 2005.

Desde 2013 hasta 2019, se desempeñó como vicepresidente del grupo parlamentario del SPD bajo el liderazgo de los presidentes sucesivos Thomas Oppermann (2013-2017) y Andrea Nahles (2017-2019).

Lauterbach es un firme defensor de la llamada Bürgerversicherung, favorecida principalmente por los socialdemócratas.