W 1989 został kierownikiem projektu badawczego w Sztokholmskim Międzynarodowym Instytucie Badań nad Pokojem (SIPRI). W latach 1991–2002 pełnił funkcję dyrektora tej instytucji. W latach 1992–1993 był osobistym przedstawicielem przewodniczącego KBWE ds. politycznego rozwiązania konfliktu w Naddniestrzu. Wynikiem jego pracy było przyjęcie końcowego raportu dającego podstawy do pokojowego rozstrzygnięcia konfliktu. W 2000 został mianowany przez prezydenta Aleksandra Kwaśniewskiego członkiem Rady Bezpieczeństwa Narodowego.

15 listopada 2001 objął stanowisko podsekretarza stanu w Ministerstwie Spraw Zagranicznych w rządzie Leszka Millera, od 30 czerwca 2003 pełnił funkcję sekretarza stanu w tym resorcie. 5 stycznia 2005, po objęciu urzędu marszałka Sejmu przez Włodzimierza Cimoszewicza, Adam Rotfeld został powołany na stanowisko ministra spraw zagranicznychPostanowienie Prezydenta Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 5 stycznia 2005 r. o zmianie w składzie Rady Ministrów ().. Sprawował tę funkcję do 31 października 2005.