W latach 1992-1996 pełnił funkcję radcy handlowego Ambasady RP w Ottawie. W latach 1998-2000 był doradcą premiera Jerzego Buzka ds. infrastruktury.

W 2000 roku został wiceprezesem Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa. Pełniąc tę funkcję negocjował umowy importowe na gaz ziemny, zawarte w 2001 roku przez PGNiG z Duńczykami i Norwegami. Umowy zostały jednak zaniechane przez rząd Leszka Millera. Był odpowiedzialny za realizację umowy jamalskiej w latach 2000-2001.

Od 2002 roku był radnym Warszawy. W roku 2004 został ekspertem komisji śledczej ds. PKN Orlen: zajmował się oceną kontraktów na dostawy ropy zawieranych przez spółkę.

W 2005 roku bezskutecznie startował do Sejmu z 7. miejsca warszawskiej listy Prawa i Sprawiedliwości.

31 października 2005 roku został ministrem gospodarki w rządzie Kazimierza Marcinkiewicza.

7 września 2007 r. prezydent Lech Kaczyński, na wniosek Prezesa Rady Ministrów, odwołał Piotra Woźniaka z funkcji ministra gospodarki (premier ubiegł w ten sposób debatę i głosowanie nad wnioskiem PO ws. wotum nieufności wobec kilkunastu ministrów). Cztery dni później został ponownie powołany na urząd.

Stanowisko stracił 5 listopada 2007 roku po dymisji rządu Jarosława Kaczyńskiego. Była to konsekwencja przegranych przez PiS październikowych wyborów parlamentarnych.

Jest z wykształcenia geologiem.