१९९० में उन्हें पहली बार प्रधानमंत्री ग्रो हार्लेम के द्वारा स्टेट सेक्रेटरी ऑफ इनवायरमेंट का प्रभार सौंपा गया। १९९३ में वे ओस्लो से संसद सदस्य चुने गए और उन्हे व्यापार व ऊर्जा मंत्री नियुक्त किया गया। १९९६ से १९९७ तक उन्होने देश के वित्त मंत्री का कार्यभार सँभाला।

जेन्स स्टोल्टेनबर्ग ४० साल की उम्र में वर्ष २००० में पहली बार प्रधानमंत्री नियुक्त किए गए थे, किन्तु उसी वर्ष हुये चुनाव में पराजय के साथ वे वर्ष २००५ तक विपक्ष के नेता रहे। उसके पश्चात उन्हें एक बार फिर एक गठबंधन सरकार को नेत्रत्व देने हेतु प्रधान मंत्री का उत्तरदायित्व सौंपा गया। वे इस पद पर अक्टूबर २०१३ तक रहे। उल्लेखनीय है, कि सितंबर २०१३ में हुए नार्वे के आम चुनाव में कंजरवेटिव पार्टी की जीत हुई और लेबर पार्टी की पराजय। इसप्रकार लेबर पार्टी की हार से देश में आठ वर्षो के सेंटर लेफ्ट शासन का अंत हो गया। करीब तीन चैथाई वोटों की गिनती के बाद कंजरवेटिव पार्टी की अगुवाई वाले चार पार्टियों के सेंटर राइट गुट ने संसद की 169 सीटों में से 96 पर जीत दर्ज की जबकि स्टोल्टेनबर्ग के तीन दलों के गठबंधन सेंटर लेफ्ट को 72 सीटें ही मिलीं। 

वे वर्तमान में नार्वे की लेबर पार्टी के नेता के रूप में पार्टी के संसदीय दल के प्रमुख हैं।

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