Il percorso politico di Antonio Martusciello ha inizio all’interno della XII legislatura (15 aprile 1994 – 8 maggio 1996), quando viene eletto per la prima volta deputato. In questi anni assume l’incarico di presidente del Comitato Pareri della Commissione Bilancio e di componente della Commissione per il riordino del sistema radiotelevisivo italiano. Nella seguente legislatura, la XIII (9 maggio 1996 – 29 maggio 2001), eletto ancora deputato, è componente delle Commissioni Esteri e Antimafia. Nel 1994 è stato fondatore di Forza Italia e coordinatore regionale di Forza Italia Campania, incarico che ha ricoperto fino a maggio 2005. Nel Congresso di Assago (maggio 1998) è eletto componente del Comitato di Presidenza di Forza Italia. Nel maggio 2005 è nominato dall’On. Silvio Berlusconi, componente della Consulta del Presidente di Forza Italia.
Parallelamente, nel 1997 viene eletto consigliere comunale di Napoli, carica che mantiene fino al 2006; si candida come Sindaco nel 2001, ottenendo il 47% dei consensi. Nuovamente eletto deputato nella XIV legislatura, Antonio Martusciello è sottosegretario all’Ambiente dal maggio 2001 al dicembre 2004; in questo ruolo coordina l’intervento del governo nel sistema di depurazione delle acque ed il il tavolo inter-istituzionale della bonifica di Bagnoli; segue l’iter legislativo che conduce all’approvazione della legge sullo smaltimento dei rifiuti tossici e nucleari; presiede i lavori della Commissione di Valutazione di Impatto Ambientale. Rappresenta l’Italia in numerose missioni e conferenze internazionali.
Il 30 dicembre del 2004 viene nominato vice ministro dei Beni e delle Attività Culturali. Tale ruolo, nell’esercizio delle deleghe conferitegli dal Ministro, lo pone in prima linea in materia di vigilanza sulla SIAE (Società Autori ed Editori), e su ALES e sull’ente Cinecittà. Coordina le direzioni del Ministero nell’ottica di una valorizzazione dei beni culturali e lo rappresenta in importanti manifestazioni e conferenze internazionali. Dal 2001 al 2006 è presidente della Associazione parlamentare di amicizia e cooperazione Italia-Cina..
Nel corso della XV legislatura (28 aprile 2006 – 28 aprile 2008), dove viene nuovamente eletto come deputato, Antonio Martusciello entra a far parte della Commissione Cultura, Scienza ed Istruzione della Camera dei Deputati.
Il 26 luglio 2010 è eletto dal Senato della Repubblica commissario dell’Autorità per le Garanzie nelle Comunicazioni, incarico che gli viene riconfermato dalla Camera dei Deputati il 6 giugno 2012. Esercita tale ruolo fino a febbraio 2020.