W lutym 2006 wszedł w skład zarządu głównego partii.
15 maja 2007 objął stanowisko ministra spraw zagranicznych w drugim gabinecie premiera Vojislava Koštunicy. Po wcześniejszych wyborach parlamentarnych w Serbii w 2008 rząd podał się do dymisji. 7 lipca 2008 w nowym gabinecie z Mirkiem Cvetkoviciem na czele Vuk Jeremić zachował funkcję ministra spraw zagranicznych i pełnił ją do 27 lipca 2012. Od września 2012 przewodniczył 67. sesji Zgromadzenia Ogólnego ONZ. Był to jeden z rzadkich przypadków, gdy nominująca przewodniczącego sesji grupa państw (wschodnioeuropejska) nie wyłoniła wspólnego kandydata; Vuk Jeremić został wybrany w tajnym głosowaniu, pokonując Litwina Daliusa Čekuolisa.
W wyborach w 2012 uzyskał mandat posła do Skupsztiny. Odmówił jego złożenia na żądanie nowego przewodniczącego demokratów, w rezultacie w 2013 został wykluczony z partii. W tym samym roku utworzył think tank CIRSD zajmujący się stosunkami międzynarodowymi i zagadnieniami zrównoważonego rozwoju.
W 2016 był oficjalnym kandydatem na sekretarza generalnego ONZ i jednym z faworytów do objęcia tej funkcji. Ostatecznie na stanowisko to wybrany został António Guterres.