1999 verkaufte Thompson sein Unternehmen und widmete sich der Politik. Im Jahr 2001 wurde er zum Bürgermeister von Fairbanks gewählt. Ihm gelang 2004 die Wiederwahl, ein drittes Mal durfte er wegen der Beschränkung der Amtszeiten nicht mehr kandidieren. Stattdessen errang Thompson 2007 einen Sitz im Stadtrat, von dem er jedoch aufgrund des Todes seiner Frau bald zurücktrat.
Zurück in die Politik kam Steve Thompson 2010. Er kandidierte für den Sitz des 10. Wahldistrikts im Repräsentantenhaus von Alaska und gewann mit 62,88 % der Stimmen. Nach einer Neuordnung der Wahlkreise nun im 3. Distrikt wurde Thompson im November 2012 wiedergewählt – bei dieser Wahl hatte er keinen Gegenkandidaten.