W 1989 roku został po raz pierwszy wybrany do Sejmu z listy Zjednoczonego Stronnictwa Ludowego. Już jako członek Polskiego Stronnictwa Ludowego uzyskał mandat w kolejnej kadencji Sejmu (1991-1993). Po kilkuletniej przerwie w 2001 roku wybrany po raz trzeci na posła, tym razem z ramienia Samoobrony. W Sejmie IV kadencji pełnił funkcję przewodniczącego Komisji Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Pod koniec 2002 r. - po konflikcie z Andrzejem Lepperem i jego otoczeniem, zrezygnował z członkostwa w tej partii i stanął na czele koła Polskiego Bloku Ludowego, by następnie zostać posłem niezrzeszonym. Jeszcze w trakcie kadencji przeszedł do PiS i z poparciem tej partii wszedł w 2005 roku do Sejmu V kadencji.
Po wyborach Mojzesowicz wymieniany był nawet jako jeden z kandydatów PiS na ministra rolnictwa. Ostatecznie jednak szefem resortu rolnictwa w rządzie Kazimierza Marcinkiewicza został Krzysztof Jurgiel, a Mojzesowicz objął funkcję przewodniczącego sejmowej Komisji Rolnictwa. Po zawiązaniu koalicji rządowej PiS z Samoobroną i LPR, doszło do kolejnego konfliktu między Mojzesowiczem a Lepperem, który został wicepremierem i ministrem rolnictwa. Lepper zaczął głośno domagać się odwołania Mojzesowicza z funkcji szefa Komisji Rolnictwa, zarzucając mu krytykowanie i dyskredytowanie jego pracy jako ministra.
8 września 2006 roku Mojzesowicz sam zrezygnował z przewodniczenia komisji, argumentując, że trudno "z takim ministrem współpracować", a nie chciał "w tę awanturę" wciągać całej komisji. Następnego dnia premier Jarosław Kaczyński powołał go na stanowisko sekretarza stanu w Kancelarii Prezesa Rady Ministrów, odpowiedzialnego za kwestię polityki rolnej.
Niedługo potem stał się jednym z bohaterów tzw. afery taśmowej. TVN upubliczniła nagrania z ukrytej kamery, w których Mojzesowicz i inny minister w Kancelarii Premiera Adam Lipiński - w okresie kryzysu w koalicji - rozmawiali z posłanką Samoobrony Renatą Beger m.in. o stanowisku dla niej w Ministerstwie Rolnictwa w zamian za przejście do PiS.
W październiku 2006 r. Mojzesowicz złożył dymisję z funkcji w Kancelarii Premiera, a Jarosław Kaczyński ją przyjął.
1 czerwca 2007 r. wystąpił z klubu parlamentarnego PiS, nie akceptując - jak powiedział - szkodliwych rządów Samoobrony na wsi. "Rolnicy wierzyli, że na wsi będzie rządził PiS i zagłosowali na PiS, a PiS sprawy wsi oddał Samoobronie" - powiedział. Wrócił do klubu po zdymisjonowaniu Andrzeja Leppera ze stanowiska ministra rolnictwa w lipcu 2007 roku.
31 lipca 2007 r. został nowym ministrem rolnictwa w rządzie Jarosława Kaczyńskiego.
Stanowisko stracił 5 listopada 2007 roku po dymisji rządu Jarosława Kaczyńskiego. Była to konsekwencja przegranych przez PiS październikowych wyborów parlamentarnych.
W wyborach parlamentarnych w 2007 r. po raz piąty uzyskał mandat poselski (PiS).
21 kwietnia 2009 r. Mojzesowicz wystąpił z PiS oraz z klubu parlamentarnego tej partii. Decyzja była reakcją na zmianę przez władze partii lidera listy kandydatów do PE w okręgu kujawsko-pomorskim.