2554 ได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร ระบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 20 ของพรรคเพื่อไทย และได้รับโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงการต่างประเทศ ในรัฐบาลของนางสาวยิ่งลักษณ์ ชินวัตร ในเดือนตุลาคม พ. 2554 เขายังเป็นตัวแทนนายกรัฐมนตรี ในการเข้าร่วมศึกษาโครงการบูรณะแม่น้ำสายหลักสี่สายที่ประเทศเกาหลีใต้ เพื่อนำแนวทางมาแก้ปัญหากรณีอุทกภัยในประเทศไทย พ. 2554 ในระยะยาวด้วยเช่นกัน เครือข่ายข้อมูลการเมืองได้เปิดเผยสมุดพกการเมือง พบว่านายสุรพงศ์ เป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรที่เข้าประชุมสภาฯ ต่ำที่สุด คือเข้าประชุม ร้อยละ 65. 22 เครื่องราชอิสริยาภรณ์ พ. 2552 เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันมีเกียรติยศยิ่งมงกุฎไทย ชั้นสูงสุด มหาวชิรมงกุฏ (ม. ว. ม. ) พ. 2554 เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันเป็นที่เชิดชูยิ่งช้างเผือก ชั้นสูงสุด มหาปรมาภรณ์ช้างเผือก (ม. ป. ช. )
2543 ได้ดำรงตำแหน่ง ประธานกรรมาธิการการคลัง การธนาคาร และสถาบันการเงิน สภาผู้แทนราษฎร จากนั้น ในปี พ. 2550 ลงสมัครรับเลือกตั้งในนามพรรคพลังประชาชน และได้รับเลือก ก่อนที่พรรคจะถูกยุบ และย้ายไปสังกัดพรรคเพื่อไทย และได้รับการแต่งตั้งเป็นรองหัวหน้าพรรคเพื่อไทย ในเดือนกันยายน พ. 2553 นายสุรพงษ์ โตวิจักษณ์ชัยกุล เป็นหนึ่งในบุคคล ที่ร่วมลงนามถวายฎีกา เพื่อขอพระราชทานอภัยโทษแก่ พ. ทักษิณ ชินวัตร อดีตนายกรัฐมนตรี ร่วมกับ นปช. แดงทั้งแผ่นดิน อีกด้วย สุรพงษ์ โตวิจักษณ์ชัยกุล หรือ ดร. ปึ้ง เกิดวันที่ 1 พฤษภาคม 2496 จบการศึกษาวิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต มหาวิทยาลัยขอนแก่น ก่อนที่จะไปศึกษาต่อในระดับปริญญาโทและปริญญาเอกด้านวิศวกรรมที่ประเทศสหรัฐอเมริกา ลงสมัครสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรเขต 1 จ. เชียงใหม่ ในนามพรรคประชาธิปัตย์ และได้รับเลือกเป็น ส. ส. สมัยแรกเมื่อปี 2539 ก่อนที่จะพ่ายแพ้การเลือกตั้งให้กับ "ปกรณ์ บูรณปกรณ์" จากพรรคไทยรักไทยในปี 2544 ซึ่งเป็นสมัยแรกที่ พ. ทักษิณ ชินวัตร ก้าวสู่เส้นทางการเมือง ในการเลือกตั้ง 6 กุมภาพันธ์ 2548 นายสุรพงษ์ยังสังกัดพรรคประชาธิปัตย์ แต่หันมาลงสมัครในระบบบัญชีรายชื่อ (ปาร์ตี้ลิสต์) ในลำดับที่ 41 แต่สุดท้ายยังพ่ายแพ้การเลือกตั้ง ซึ่งว่ากันว่าพรรคไทยรักไทยได้ดึงนางชรินรัตน์ พุทธปวน ทีมผู้สมัคร ส.