Εξελέγη πρώτη φορά  βουλευτής το 1953 και παρέμεινε μέλος της ιταλικής βουλής, με εξαίρεση μια μόνο νομοθετική περίοδο, μέχρι το 1996. Η γραμμή του, στο εσωτερικό του Ιταλικού Κομμουνιστικού Κόμματος, ήταν μετριοπαθής, ανοικτός στον διάλογο με τους σοσιαλιστές, τις προοδευτικές δυνάμεις του κέντρου, αλλά και με τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Την περίοδο της εισβολής της Σοβιετικής Ένωσης στην Ουγγαρία το 1956, ο Ναπολιτάνο θα εναρμονιστεί με την επίσημη θέση του Κομμουνιστικού Κόμματος της Ιταλίας, το οποίο τάχθηκε υπέρ της βίαιης καταστολής των Ούγγρων διαδηλωτών.

Το 1992 ο Τζόρτζιο Ναπολιτάνο εξελέγη πρόεδρος της ιταλικής βουλής, ενώ το 2005 ορίσθηκε από τον τότε πρόεδρο της Δημοκρατίας Κάρλο Ατζέλιο Τσάμπι ισόβιος γερουσιαστής.

Ο Τζόρτζιο Ναπολιτάνο στο Ιταλικό Κοινοβούλιο πριν από την πρώτη ψηφοφορία για την εκλογή του νέου Ιταλού Προέδρου, στη Ρώμη, Ιταλία, 29 Ιανουαρίου 2015. (EPA/ETTORE FERRARI)

Στις  10 Μαΐου 2006 εξελέγη πρόεδρος της Ιταλικής Δημοκρατίας και μετά τη λήξη της θητείας του, το 2013, λόγω αδυναμίας του κοινοβουλίου να συμφωνήσει στην επιλογή μιας νέας προσωπικότητας, ο Ναπολιτάνο δέχθηκε να επανακλεγεί για μια περιορισμένης διάρκειας θητεία.

Παραιτήθηκε στις 14 Ιανουαρίου 2015 και στην προεδρία της Δημοκρατίας τον διαδέχθηκε ο Σέρτζιο Ματαρέλα.

Ως πρόεδρος της Δημοκρατίας κλήθηκε να διαχειριστεί κρίσιμες φάσεις της νεότερης ιταλικής ιστορίας, με κυριότερη την παραίτηση του Σίλβιο Μπερλουσκόνι από την πρωθυπουργία και τη διαδοχή του από τον τεχνοκράτη οικονομολόγο Μάριο Μόντι, το Νοέμβριο του 2011.