В июне 2003 года Шувалов стал помощником президента В.В. Путина, а в октябре – заместителем руководителя его администрации.
Будучи законченным либералом, он сформулировал «презумпцию избыточности государственного вмешательства», ставшую идеологическим обоснованием отказа государства от исполнения целого ряда своих неотъемлемых обязательств, продолжающегося и по сей день.
Помимо «курирования проблематики удвоения ВВП», борьбы с бедностью и военной реформы, он вел последовательную работу по подготовке административной реформы, которая в первую очередь должна была стать реформой правительства и, вероятно, позволила бы ему вернуться в Белый дом «на белом коне».
Сумев обеспечить дисциплину и навести минимальный порядок в аппарате правительств, Шувалов демонстрировал, тем не менее, феноменальную управленческую безграмотность, пытаясь, например, создать формализованный механизм количественной оценки эффективности деятельности каждого чиновника «по личному вкладу в общий результат». Этот менеджерский аналог создания «вечного двигателя» отвлек на себя колоссальные силы и способствовал в конечном счете управленческой катастрофе 2004 года, когда безграмотная административная реформа была реализована после отставки Касьянова и парализовала правительство почти на весь год (среди прочих результатов этого стал срыв введения общей валюты с Белоруссией и переориентация последней на пестование собственного патриотизма как реакция на столь наглядное пренебрежение ею).
После панического увольнения Касьянова в феврале 2004 года в результате разоблачения «заговора Березовского» Шувалов рассматривался в качестве кандидата на его должность, но на фоне Фрадкова показался неприемлемо самостоятельным и способным создать собственный политический ресурс, – и в результате снова стал помощником президента. В конце 2004 года Шувалов сменил Илларионова на посту представителя президента в «большой восьмерке» и в дальнейшем занимался прежде всего внешнеполитической работой.
Шувалов рассматривался как возможный преемник Путина на посту президента в 2008 году, но окончательный выбор делался между Д. Медведевым и С. Ивановым, которые, как отмечали СМИ, не выдвигали условий для своего выдвижения в президенты, – по всей вероятности, в отличие от Шувалова, что показывает его уровень как амбициозности, так и адекватности.
Медведев хотел назначить Шувалова главой своей администрации, но тот прозорливо предпочел стать первым заместителем Путина в правительстве. На этом посту он курировал широкий ряд вопросов экономической политики (в которой разбирался как предельно идеологизированный юрист либеральных взглядов) и присоединение к ВТО. Именно он в апреле 2010 года заявил об отказе России присоединяться к ВТО в составе Таможенного союза и указал на необходимость этого присоединения до создания общего рынка с Белоруссией и Казахстаном; именно он, когда для Запада возникла угроза реинтеграции постсоветского пространства вокруг России с отказом последней от ВТО, форсировал ее присоединение к ВТО. В результате кабальных условий этого присоединения экономический рост резко затормозился, инвестиционный рост сменился спадом, но зато неприемлемая для Запада интеграция постсоветского пространства вокруг России столкнулась с новыми принципиальными трудностями.
В сентябре 2011 года после отставки Кудрина (с которым Шувалов конфликтовал с 2006 года и которого в 2007 обвинил в неисполнении обязательств по сохранению стабильности налоговой системы) Шувалов стал полностью курировать весь экономический блок правительства.
На выборах в Госдуму он возглавлял список «Единой России» по Приморскому краю (так как с 2008 года возглавлял правительственную комиссию по развитию Дальнего Востока, Забайкальского края, Бурятии и Иркутской области), но затем отказался от поста спикера Госдумы, предпочтя сохранить дающий реальную власть пост вице-премьера и в правительстве Медведева.
В 2012 году выступил с идеей регулирования единым органом и по единым принципам всех финансовых рынков. Идея «мегарегулятора» была осуществлена в июле 2013 года управленчески наихудшим образом – включением Федеральной службы по финансовым рынкам в состав Банка России, в результате чего правительство лишилось возможности влиять на финансовую систему.