Setelah mengakhiri masa jabatannya sebagai Panglima TNI pada 2002, Widodo AS melanjutkan kiprahnya di pemerintahan. Presiden ke-6 RI Susilo Bambang Yudhoyono (SBY) menunjuknya sebagai Menko Polhukam pada 2004 hingga 2009.
Dalam periode tersebut, Widodo AS juga sempat menjabat sebagai Menteri Dalam Negeri ad interim pada 2 April–29 Agustus 2007. Selain itu, dia pernah mengemban tugas sebagai Menteri Negara Pendayagunaan Aparatur Negara ad interim pada Oktober 2009.
Widodo AS kemudian menjadi anggota Dewan Pertimbangan Presiden (Wantimpres) pada periode 2009–2014. Kiprahnya di lingkungan militer dan pemerintahan menjadikannya salah satu tokoh yang berperan dalam masa transisi Indonesia pada era Reformasi.