18 сентября 2016 года участвовал в выборах в Государственную думу РФ VII созыва по списку Всероссийской политической партии «Единая Россия».
В 2017 году некоторые российские СМИ{{кто}} рассказали о том, что Антон Горелкин стал первым российским парламентарием, открывшим свой канал на YouTube<ref>{{Cite news|title=Депутат Госдумы Антон Горелкин стал блогером на YouTube {{!}} Телеканал 360°|url=https://360tv.ru/news/vlast/deputat-gosdumy-anton-gorelkin-stal-blogerom-na-youtube/|work=Телеканал 360°|accessdate=2018-11-30|language=ru}}</ref>. Видеоблог обновляет редко. Самым просматриваемым выпуском видеоблога стала запись о трагедии в «Зимней Вишне», сделанная депутатом в Кемерове на следующий день после пожара в торговом центре. В ней Горелкин первым заявил, что главная причина случившегося — коррупция, и назвал имя Танзили Комковой, бывшей главы кемеровского областного стройнадзора<ref>{{Cite web|url=http://sibdepo.ru/reading/korrumpirovannye-svolochi-deputat-gosdumy-o-stroitelstve-zimnej-vishni.html|title=«Коррумпированные сволочи»: депутат Госдумы о строительстве «Зимней вишни» • Чтиво • Сибдепо|date=2018-03-26|publisher=Сибдепо|lang=ru|accessdate=2019-02-06}}</ref>. В дальнейшем Комкова была арестована по делу о пожаре в ТЦ «Зимняя Вишня»<ref>{{Cite web|url=http://www.rosbalt.ru/russia/2018/03/31/1692993.html|title=Экс-начальница Госстройнадзора Кузбасса скрылась после пожара в «Зимней вишне»|publisher=[[Росбалт]]|lang=ru|accessdate=2019-02-06}}</ref>.
С первого года своего депутатства Горелкин добивается решения в России проблемы детей-безбилетников, которых часто высаживают из общественного транспорта в опасных для их жизни и здоровья ситуациях{{нет АИ|17|02|2020}}. Депутату удалось привлечь внимание Минтранса к этой проблеме и инициировать начало разработки законопроекта, запрещающего выгонять из общественного транспорта несовершеннолетних пассажиров без билета<ref>{{Cite web|url=https://www.5-tv.ru/news/235542/detejbezbiletnikov-mogut-zapretit-vysazivat-izobsestvennogo-transporta/|title=Детей-безбилетников могут запретить высаживать из общественного транспорта|publisher=Пятый канал|lang=ru|accessdate=2019-02-06}}</ref>.
Является автором ряда системообразующих законопроектов в сфере российских медиа и интернета. Инициативы Горелкина, ставшие впоследствии законами Российской Федерации, регулируют длительность и содержание рекламы на ТВ, структуру собственности крупных новостных агрегаторов{{нет АИ|17|02|2020}}. Кроме того, депутат принимал участие в разработке пакета законопроектов, посвященных повышению безопасности граждан в местах массового их пребывания — эти нормы были разработаны и приняты Госдумой в результате анализа трагедии в «Зимней Вишне»{{нет АИ|17|02|2020}}.
