С 1993 года Алексей Митрофанов четыре раза подряд избирался в Госдуму от ЛДПР. Неоднократно выступал с громкими идеями, не поддержанными палатой. В 1999 году он обещал предъявить иск на $500 млн табачным компаниям BAT и Philip Morris за ущерб российским курильщикам. В 2001 году предложил привлечь к уголовной ответственности экс-президента США Билла Клинтона за задержание госсекретаря союза РФ и Белоруссии Павла Бородина. В 2002 году выступил с инициативой запретить чиновникам заниматься экстремальными видами спорта. В 2006 году на пленарном заседании предложил организовать отправку певицы Мадонны на МКС.
19 декабря 1999 года Алексей Митрофанов участвовал в выборах мэра Москвы, но занял лишь шестое место (0,6% голосов). Осенью 2003 года он заявил о намерении одновременно баллотироваться в мэры столицы и президенты Башкирии, но в итоге принял участие в выборах губернатора Подмосковья (4,14% голосов).
29 августа 2007 года заявил о выходе из ЛДПР, которая, по его словам, "находится в политическом гетто", и переходе в "Справедливую Россию" (СР). По итогам выборов 2007 года в Госдуму не прошел. В 2011 году он все же избрался в парламент от СР. 8 мая 2012 года вопреки решению фракции проголосовал за утверждение Дмитрия Медведева премьером. После этого он был отстранен от работы во фракции и исключен из партии.
Алексей Митрофанов также известен как продюсер юмористических программ "Маски-шоу" и "Джентельмен-шоу", автор документальных фильмов о Владимире Жириновском, Лаврентии Берии, Андрее Громыко, Юрии Андропове, сценарист эротического фильма "Юлия", герои которого внешне напоминали президента Грузии Михаила Саакашвили и экс-премьера Украины Юлию Тимошенко. Депутат писал тексты песен для Игоря Николаева, Азизы и Владимира Жириновского, а также продюсировал поп-группу "Мин нет". Написал ряд научно-публицистических книг и выступил соавтором романа "Та ту кам бэк" о любви двух фанаток группы t.A.T.u.