Hartung foi eleito deputado estadual em 1982 e reeleito em 1986. Elegeu-se deputado federal em 1990. Em 1993 venceu a disputa pela prefeitura da capital, Vitória, onde ficou até 1997. Ao deixar a prefeitura, assumiu a Diretoria Social do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico (BNDES). Em 1998, elegeu-se senador.
Em 2002, Hartung foi eleito governador do estado pela primeira vez. Como hoje, também em primeiro turno. Em seu primeiro mandato, liderou uma união de forças envolvendo vários segmentos sociais contra o crime organizado no estado. Foi reeleito em 2006, com a maior votação percentual do país. Após deixar o governo, voltou a trabalhar como economista, consultor e palestrante.
Ao lado do vice-governador eleito, Cesar Colnago, do PSDB, tomará posse em 1; de janeiro de 2015. Hartung disputou a eleição pela Coligação O Espirito Santo Pode muito Mais, formada pelo PMDB, PSDB, DEM, SD, PEN, PROS e PRP.