Geremek war Mitglied der Plenarberatungen des Runden Tisches und einer der Vorsitzenden der Arbeitsgruppe für politische Reformen. Auch an anderen vertraulichen Gesprächen am Rande der Verhandlungen in Magdalenka nahm er zusammen mit Tadeusz Mazowiecki und anderen teil. Die Erkenntnis, dass es nicht möglich sein werde, aus dem Stand einen völlig demokratischen Staat zu schaffen, führte ihn zu der Taktik, als Verhandlungsziel die Dynamisierung des Demokratisierungsprozesses zu sehen, und gleichzeitig die getroffenen Einzelentscheidungen als einmalige Vereinbarungen zu begreifen, die den Weg in Richtung vollkommen freie und demokratische Wahlen öffnen.
Im Verlauf der Verhandlungen am Runden Tisch erreichte die Solidarność-Seite mit Geremek als einem ihrer Hauptunterhändler die Zustimmung, dass für 35 % der Parlamentssitze unabhängige Kandidaten aus der Gesellschaft aufgestellt werden können und diese vollkommen frei zu wählen seien. Außerdem einigte man sich auf freie Betätigungsmöglichkeiten von Parteien und Vereinigungen sowie auf die Abschaffung des Medienmonopols der Kommunisten.
In den halbfreien Wahlen vom 4. Juni 1989 errang Bronisław Geremek ein Abgeordnetenmandat auf der Liste des Bürgerkomitees (Komitet Obywatelski) und wurde Vorsitzender des Parlamentarischen Bürgerklubs (Obywatelski Klub Parlamentarny), der politischen Repräsentanz der Solidarność im Sejm. In den vollkommen freien Wahlen 1991 und 1993 wurde Geremek wiedergewählt und blieb bis 1997 Abgeordneter. Er war nach dem Systemwechsel von 1990 zunächst im politischen Milieu der späteren Demokratischen Union (Unia Demokratyczna) aktiv (1991–94 als Fraktionsvorsitzender) und anschließend ab 1997 in der Freiheitsunion (Unia Wolności), dessen Vorsitzender er war. 1997–2000 war er Außenminister seines Landes (in seiner Amtszeit trat Polen der NATO bei) und ab 2004 Abgeordneter des Europaparlaments.
Als Professor der Geschichte hielt er Vorlesungen an zahlreichen Universitäten in Europa und den USA – zum Beispiel 1993 am Collège de France – und erhielt die Ehrendoktorwürde vieler Hochschulen. Er leitete den Lehrstuhl für Europäische Zivilisation am College of Europe in Natolin bei Warschau, war Mitglied zahlreicher wissenschaftlicher Vereinigungen, des polnischen und des französischen P.E.N.-Klubs und wurde mit höchsten staatlichen Auszeichnungen geehrt: in Frankreich als Offizier der Ehrenlegion, in Deutschland mit dem Großen Bundesverdienstkreuz mit Stern und in Polen mit dem Orden des Weißen Adlers.
Bronisław Geremek kam 2008 bei einem Autounfall in Lubień in der Woiwodschaft Großpolen ums Leben.