בשנת 1988 נבחר לכנסת מטעם מפ"ם. בשנת 1992 התאחדו רצ, שינוי ומפ"ם להקמת מרצ, ואורון הפך לח"כ מטעם מרצ. בשנים 1999-1996 כיהן כיו"ר סיעת מרצ.
באוגוסט 1999 מונה לשר החקלאות ופיתוח הכפר בממשלת ברק. בפברואר 2000 התפטר מהכנסת כדי לאפשר לבא אחריו ברשימת מרצ לכנסת להיכנס אליה. ביוני 2000 התפטרו מהממשלה כל שרי מרצ, ואורון עימם, עקב המשבר הקואליציוני עם ש"ס.בשנת 2003 שב לכנסת, וריכז את פעילות האופוזיציה בוועדת הכספים. באותה שנה היה לאחד מראשי יוזמת ז'נבה לפתרון בהסכם קבע לסכסוך הישראלי-פלסטיני.
ב-16 בינואר 2006 נבחר במקום הראשון בבחירות הפנימיות במפלגת מרצ ומוקם במקום השני ברשימה לכנסת. בכנסת ה-17 כיהן אורון כיו"ר ועדת האתיקה וכחבר בוועדת הכספים. ב-18 במארס 2008 זכה אורון בניצחון בבחירות לראשות המפלגה, והוא הראשון ברשימת מועמדיה לכנסת.