早在２０世纪８０年代初，刘应明就是统一战线中活跃的一员。１９８１年４月，在四川省政协第四届十次常委会上，他被增补为省政协委员，进入群英荟萃的参政议政民主监督大雅之堂。这是他政治生活中的转折点。以后，他担任了第六、七届全国人大代表，第八届全国政协常委，第九届全国人大常委。他把对国家有所贡献的人生准则应用于新的天地，以科学家高瞻远瞩的眼光，脚踏实地的作风，积极建言献策，提出了颇有见识的意见和建议。

针对中国拥有世界上规模最大的模糊学理论科研队伍，却没有真正形成有竞争力的产业的现状，他与同行们提出构想，吹响了模糊技术产业化的号角。在１９９４年召开的全国政协会议上，他与几位教授联名提出尽快成立学术界、工程界、企业界相结合的国家级模糊工程技术研究中心，并附上了具体实施方案。５月，国家经贸委委托中国科技促进经济发展基金会召开了"模糊技术产业化"专家咨询会，他担任专家组组长。会议对家电生产与工业生产控制两方面的模糊技术应用作了深入探讨，并把产业化任务落实到几家大企业，确定了尽快形成产业体系的发展路子。１９９５年"两会"期间，他与４位全国人大代表、政协委员就此进一步致函时任国务院副总理的朱镕基。朱镕基批示国家经贸委办理。"模糊控制技术的开发应用"项目列入了国家技术开发重点项目计划。１９９５年３月，一个以"迎接２１世纪挑战，推进中国模糊技术产业化"为主题的研讨会在北京钓鱼台国宾馆召开---主持会议的就是刘应明。１９９６年至１９９８年，他在广东、北京、重庆分别主持了有关模糊技术攻关项目的成果鉴定会与现场交流会。模糊技术产业化在他的推动下正在持续发展。

刘应明认为重视基础学科的发展，是贯彻"科教兴国"战略的重要一环。１９９５年，刘应明同苏步青、朱光亚等院士（均为八届全国政协常委）向党中央领导提出了一份建议书：建议在全国选择一批水平较高的大学的基础学科点建立科学研究与人才培养的基地；国家设立这方面基金，在经费、教学环境及招生政策等方面予以特别支持。这个建议得到中央领导的首肯，设立了高达３亿元（５个年度）的"国家基础学科人才培养基金"。基金于１９９７年９月正式启动，刘应明担任"数学与力学"评审组副组长。经过自愿申报与严格审批，在全国若干大学中建立了８３个各个基础学科的培养基地。单从经费上看，每个基地每年就可得到五六十万元用于本科学生的教育与培养。通过５年实践，基础学科的教学与人才培养工作不但扭转了衰退的局面，而且还得到良性的发展。经过评估，实践证明绝大多数基地都成绩斐然，产生了颇大的影响。

到了２０００年，原来５年为期的基金快到期了。怎么办？这时，刘应明在九届全国人大任常委会委员，经与教育部、国家自然科学基金委员会等部门协商，草拟了在"十五"期间继续实行这项基金的建议，并希望有所发展。在全国人大会议期间，刘应明积极联络了科教界全国人大代表５８名，其中全国人大副委员长６名、中科院院士１７名、全国人大常委１４名、教育部直属大学校长１２名，并由他所在的时任九三学社中央主席吴阶平副委员长领衔，提出了这个建议。据说这种规格的建议是罕见的。领导十分重视。最后，经由财政部、科技部、教育部与国家自然科学基金委会同研究，决定于"十五"期间继续设立３亿元基金，建设基础学科的本科教育基地。

在十届全国人大三次会议期间，刘应明向全国人大常委会提出了"尊重数学课程建设的自身规律，深入扎实地进行数学教学改革"的建议，他呼吁紧急修订《义务教育数学课程标准》，停止在全国统一推行新课程初中数学教材。

在全国人大、政协会上，他曾还连续３次提出有关促进海峡两岸民间交往，敦促解决去台人员祖房被征收遗留问题的意见。在福建省委、省政府关心与福州市有关部门的支持下，经多次协商，妥善处理了此项遗留问题，产生了良好的社会影响。