Claus Larsen-Jensen har i Folketinget haft flere perioder som midlertidigt medlem fra Østre Storkreds i årene 1991-1994 og blev fast medlem valgt i Søndre Storkreds fra 1998 til 2005. Han har også været midlertidigt folketingsmedlem for Socialdemokratiet i Bornholms Storkreds fra 2017 til 2018. Claus Larsen-Jensen var medlem af Europa-Parlamentet for Socialdemokraterne fra 13. december 2013 til 30. juni 2014.