Após exercer a medicina por vários anos – uma das suas grandes paixões, em 2002, o também professor da Universidade de Pernambuco (UPE), Sebastião Oliveira, encarou o primeiro desafio das urnas. Naquela ocasião, foi eleito deputado estadual com 25.470 votos. Estreou na Assembleia Legislativa de Pernambuco (Alepe) assumindo duas importantes missões: presidência da Comissão de Saúde e a relatoria da Comissão Parlamentar de Inquérito (CPI) Estadual dos Planos de Saúde. Em decorrência do projeto de sua autoria que tratou da regulamentação dos honorários médicos e da sua relação com os planos de saúde foi condecorado com uma medalha concedida pelo Conselho Regional de Medicina.
Nas eleições seguintes, em 2006, reelegeu-se para um novo mandato de deputado estadual, desta vez, obteve 47.364 votos, quase o dobro da marca anterior. Em 2007, assumiu o comando da Secretaria Estadual de Transportes na primeira gestão do governador Eduardo Campos. Foram inúmeras as ações exitosas comandando esta relevante pasta. Destacam-se: zerar o número de municípios pernambucanos que não possuíam acesso pavimentado (10); assegurar recursos para a duplicação das BRs 408 e 104; requalificar a Estrada da Batalha; construir os viadutos da Pan Nordestina, em Olinda. Em Serra Talhada, uma das cidades mais importantes do Sertão pernambucano, deixou a marca do seu trabalho na Estrada da Caxixola, na Rodovia Conselheiro Oliveira Neto e na pavimentação da Estrada de Santa Rita.
Com tantos serviços prestados, em 2010, foi eleito para o terceiro mandato de deputado estadual – 79.736 votos. Na Alepe, assumiu mais uma vez várias funções de destaque, como líder do partido e 3º secretário da Mesa Diretora.
O trabalho de Sebastião Oliveira rendeu frutos importantes. Graças ao seu incansável esforço, conquistou para Serra Talhada a UPA-E, a Faculdade de Medicina, a conclusão da Estrada de Santa Rita e a reforma do Terminal Rodoviário.
Em 2014, estreou na Câmara Federal conquistando 115.926 votos. O expressivo resultado lhe fez o nono mais votado dos 25 deputados pernambucanos eleitos. Em janeiro de 2015, aceitou o convite do governador Paulo Câmara e assumiu novamente a missão de comandar a Secretaria de Transportes.
Com a experiência de já ter estado à frente da pasta, tirou do papel uma das obras viárias mais importantes da década em Pernambuco, a requalificação da BR-101 – Contorno do Recife. Orçados em R$ 200 milhões, os serviços estavam emperrados desde 2012. Além disso, retomou a obra da BR-104 e construiu e recuperou diversas estradas.
Em Serra Talhada, mais intervenções carregam o DNA de Sebastião Oliveira, como a implantação da Estrada de Bernardo Vieira e a construção do novo aeroporto da cidade e do Hospital Geral do Sertão.
Em 2018, Oliveira seguiu firme para mais um mandato de deputado federal – 129.978 votos -, sendo o quarto mais votado de Pernambuco e o primeiro do Sertão do Estado. Atualmente, lidera a bancada do Avante, na Câmara dos Deputados. Movido a desafios, a sua nova missão será, no papel de vice-governador de Pernambuco, trabalhar ao lado da governadora Marília Arraes, para recolocar Pernambuco na rota do desenvolvimento.