W 1983 został parlamentarnym prywatnym sekretarzem Petera Walkera, wówczas ministra energii. Po wyborach z 1987 objął funkcję asystenta rządowego whipa, a w 1988 lorda komisarza skarbu. W 1990 powołany na parlamentarnego podsekretarza stanu w departamencie zdrowia. Od 1992 był finansowym sekretarzem skarbu. W 1994 został członkiem gabinetu Johna Majora jako minister dziedzictwa narodowego. W 1995 przeszedł na stanowisko ministra zdrowia, na którym pozostał do przegranej konserwatystów w wyborach w 1997.
Zgłosił następnie swoją kandydaturę w wyborach na lidera partii, ale wycofał się z nich wobec braku poparcia w szeregach ugrupowania. Poparł wówczas Kennetha Clarke’a; wybory wygrał jednak William Hague. Stephen Dorrell wszedł w skład gabinetu cieni jako odpowiednik ministra edukacji. W 1998 zrezygnował z funkcji partyjnych, dołączając do backbencherów.
W 2015 nie ubiegał się o ponowny wybór do parlamentu. Związany z biznesem jako konsultant, dołączył do firmy doradczej KPMG. Został też prezesem NHS Confederation, federacji organizacji związanych z systemem National Health Service.