مجلس هفتم سید حسین ذوالانوار از نامزدهای انتخابات دور هفتم مجلس شورای اسلامی بود که در اسفند سال 1382 توانست با کسب 37856 رای از مجموع کل 80893 رای مأخوذه به نمایندگی از مردم شیراز راهی خانه ملت شود. مجلس هشتم ذوالانوار در انتخابات دور هشتم مجلس شورای مجددا شرکت کرد و موفق شد در 24 اسفند 1386 با کسب  83,934 رای به نمایندگی از مردم شیراز راهی خانه ملت شود. وی در دوران حضورش در مجلس هشتم 47 طرح را به امضا رساند. 

اواخر سال 1385 بود که طرحی مبنی بر تجمیع انتخابات دوره هشتم مجلس شورای اسلامی با دوره دهم رياست جمهوری از سوی وزارت کشور دولت نهم به مجلس ارائه شد. براساس این طرح باید هفت ماه به دوره مجلس هفتم افزوده و چهار ماه از دوره ریاست جمهوری نهم کاسته می شد. این طرح پس از کشاکش موافقان و مخالفانش در نهایت با 141 رای موافق، 37 رای مخالف و 14 رای ممتنع به تصویب رسید. این درحالی بود که از همان ابتدا غلامعلی حدادعادل رئیس و محمدرضا باهنر نایب رئیس مجلس هفتم به همراه نماینده دولت، مخالف به تصویب رسیدن آن بودند. آنها در تشریح دلایل مخالفت خود بیشتر به مغایرت این طرح با قانون اساسی استناد کرده و معتقد بودند که در صورت تصویب نهایی نیز شورای نگهبان آن را رد خواهد کرد و البته پیش بینی آنها نیز واقعیت داشت چراکه شورای نگهبان به مخالفت با آن پرداخت. اصرار نمایندگان مجلس هفتم برای اصلاح و تصویب طرح این مصوبه مجلس را به مجمع تشخیص مصلحت نظام فرستاد که این نهاد نیز پس از 75 روز «سکوت و بررسی» در تاریخ 13 مرداد سال 1386، به استناد مغایرت با اصول 63 و 114 قانون اساسی طرح تجمیع انتخابات مجلس- دولت را رد کرد تا به این ترتیب پرونده تلاش های وزارت کشور دولت نهم و وزیرش مصطفی پورمحمدی برای تجمیع انتخابات بسته شود. سید حسین ذوالانوار از جمله نمایندگانی بود که امضای او پای طرح اولیه به چشم می خورد. 

اسفند ماه سال 1390، سید حسین ذوالانوار برای سومین بار در انتخابات مجلس شورای اسلامی شرکت کرد اما موفق نشد در مرحله اول به مجلس نهم راه پیدا کند. وی در مرحله دوم انتخابات که در اردیبهشت سال 1391 برگزار شد توانست با کسب 98,515 رای راهی خانه ملت شود. وی پس از ورود به مجلس به عضویت کمیسیون ویژه حمایت از تولید و نظارت بر اجرای سیاست های کلی اصل 44 و کمیسیون انرژی درآمد. ذوالانوار در دوران حضورش در مجلس نهم طرح های بسیاری را به امضاء رساند که از مهم ترین آن ها طرح هایی چون طرح الزام دولت به حفظ دستاوردها و حقوق هسته ای ملت ایران، طرح استانی شدن انتخابات مجلس شورای اسلامی، طرح افزایش نرخ باروری و پیشگیری از کاهش رشد جمعیت کشور می باشد. 

در پی اظهارات آیت الله هاشمی رفسنجانی در دیدار با جمعی از خبرنگاران، نویسندگان، دانشجویان و طلاب اصلاح طلب در ساختمان مجمع تشخیص مصلحت نظام در تاریخ 8 اردیبهشت 1392، مبنی براینکه ما با اسرائیل سرجنگ نداریم، 150 نفر از نمایندگان مجلس نهم شورای اسلامی از جمله سید حسین ذوالانوار، در اعتراض به این اظهارات، بیانیه ای را در 4 بند، صادر کردند. بخشی از این بیانیه به شرح زیر است: «...ما نمایندگان مجلس ضمن تذکراتی چند از وی [آیت الله هاشمی رفسنجانی] می خواهیم که به اندیشه های امام و حضرت آیت الله خامنه ای بازگردد و به جای آن فاصله خود را از کسانی که دل در گروه انقلاب ندارند و تلاش می کنند انقلاب اسلامی را از مبانی خود تهی گردانند حفظ نمایند. این ساده اندیشی که ما اعلام کنیم با اسرائیل سر جنگ نداریم و اگر کشورهای عربی با اسرائیل جنگیدند ما از آرمانهای آنها حمایت خواهیم کرد. امام بزرگوار و رهبر عزیز همه تلاش خود را به کار بردند تا مسئله فلسطین را یک مسئله اسلامی نمایند و از حصار عربیت خارج نمایند. اگر امروز ظهور گروه هایی مانند حزب الله لبنان، حماس و جهاد اسلامی را شاهد هستیم که پوزه اسرائیل را با همه مظلومیت و نابرابری به خاک مالیده اند نتیجه همین تفکر امام است. اگر ما با اسرائیل سر جنگ نداشته باشیم تا انقلاب اسلامی، انقلاب اسلامی باشد اسرائیل با ما سر جنگ خواهد داشت و نباید فراموش کنیم که امام خمینی محو اسرائیل را از آرمانهای انقلاب اسلامی قرار داده است...» 

موافقت با استیضاح وزیر آموزش و پرورش در پی برخی از اقدامات "علی اصغر فانی"، وزیر آموزش و پرورش دولت یازدهم، از جمله انتصاب مدیران سیاسی و ناکارآمد در آموزش و پرورش، برگشت به‌کار نیروهای بازنشسته، عدم اجرای قانون استخدام مربیان پیش‌دبستانی، حق‌التدریسی و مربیان نهضت سوادآموزی، عدم توجه به بیمه‌های درمان و تکمیلی فرهنگیان و عدم توجه به حوزه تربیتی دانش‌آموزان، برخی از نمایندگان مجلس نهم از جمله سید حسین ذوالانوار، در 19 خرداد سال 1394 طرح استیضاح وی را در 10 محور خواستار شدند. سرانجام در تاریخ 3 تیر ماه سال 1394، نشست بررسی طرح استیضاح علی اصغر فانی در مجلس شورای اسلامی به ریاست حجت الاسلام "ابوترابی فرد"، نائب رئیس مجلس، و با حضور 204 تن از نمایندگان و تعدادی از اعضای کابینه یازدهم برگزار شد. نهایتا بعد از استماع توضیحات "علی اصغر فانی" و سخنان موافقان و مخالفان وی، با 76 رأی موافق، 167 رأی مخالف و 13 رأی ممتنع از مجموع 256 آرای مأخوذه، با «عدم‌اعتماد» به فانی مخالفت کردند. بر این اساس، نمایندگان مجلس اعتمادشان را از فانی برنداشتند و وی وزیر باقی ماند. استعفا از نمایندگی و امضای طرح استیضاح وزیر کشور در ابتدای شروع به کار دولت یازدهم، "عبدالرضا رحمانی فضلی" وزیر وقت کشور، سیاست خود در انتخاب استانداران را اعلام کرد؛ «نظرسنجی از نمایندگان و علما»؛ سیاستی که در برخی موارد اجرا شد ولی در موارد مشابهی دولت کاملا بر خلاف نظر بزرگان استان تصمیم خود را گرفت. 21 تیر سال 1394، در پی معرفی "محمدعلی افشانی" (فعال اصلاح‌ طلب با سابقه استعفا در حمایت از متحصنین مجلس ششم) گزینه پیشنهادی وزرات کشور برای تصدی استانداری فارس، 18 تن از اعضای مجمع نمایندگان مجلس نهم استان فارس ، در اعتراض به انتخاب وی به عنوان استاندار این استان، استعفا دسته جمعی خود را به هیأت رئیسه ارائه و صحن علنی مجلس را ترک، و همزمان طرح استیضاح وزیر کشور را نیز به هیات رئیسه ارائه کردند. سید حسین ذوالانوار از جمله نمایندگانی بود که طرح استیضاح را امضاء کرد. وی در جمع خبرنگاران در 24 تیر در خصوص مخالفتش با استاندار منصوب شده گفت: «دولت با انتخاب یک استاندار بدون تجربه برای فارس نشان داد که جایگاه این استان با 29 شهرستان را در این انتخاب مورد توجه قرار نداده است...انتخاب استاندار با پدرخوانده ‌های دولت بوده است و نه خود دولت، که این موضوع را وزیر کشور باید با صراحت پاسخ گوید.» پس از آن در 27 تیر، آیت ‌الله ایمانی نماینده ولی فقیه در استان فارس و امام جمعه شیراز و آیت‌الله دستغیب تولیت آستان مقدس احمدی و محمدی (ع)، در نامه مشترک به اعضای مجمع نمایندگان استان فارس، ضمن تشکر از تلاشهای نمایندگان استان، خواستار عدم پیگیری استیضاح وزیر با توجه به قرار داشتن در سال همدلی و همزبانی شدند. سرانجام 30 تیر سال 1394، با توجه به اعتراض شدید نمایندگان استان فارس در نهایت هیأت دولت در جلسه همین روز، با معرفی افشانی به عنوان استاندار فارس، موافقت کرد. با این حال مرداد سال 1394، در پی بروز برخی رخدادهای سیاسی و حواشی به وجود آمده، پیگیری طرح استیضاح وزیر کشور مجددا در دستور کار نمایندگان فارس قرار گرفت. 

اعتراض به اخراج تعدادی از دانشمندان هسته ای از سازمان انرژی اتمی در اسفند 1392 جمعی از نمایندگان مجلس شورای اسلامی از سازمان انرژی اتمی به کمیسیون اصل 90 خانه ملت شکایت کردند. نمایندگان اخراج برخی دانشمندان هسته ای از سازمان انرژی اتمی را دلیل شکایت خود از یکی از معاونت های سازمان انرژی اتمی عنوان می کنند. در همین راستا، سید حسین ذوالانوار در گفتگو با خبرنگار "حافظ نیوز" در 19 اسفند 1392 خبر اخراج برخی دانشمندان هسته ای را تایید کرد با ابراز تاسف از این بابت، گفت: «مسئولان سازمان انرژی اتمی باید کارمندان و دانشمندان هسته ای کشورمان را مورد تکریم و محافظت قرار دهند، چرا که دانشمندان هسته ای سرمایه های کشور ما هستند و نباید محافظان آنها گرفته شود. وقتی محافظ و خودروی مخصوص یک دانشمند هسته ای از او گرفته شود او را به میادین بلا کشانده ایم که در تیررس تیرهای شیاطین قرار بگیرد. مسئولان سازمان انرژی اتمی اگر در این خصوص حراست و مواظبت نکنند در دنیا و آخرت بابت این قضیه مسئول هستند.» انتقاد از تفاهم هسته ای لوزان 13 فروردین ماه سال 1394، در ادامه روند مذاکرات ایران و گروه 1+5، بیانیه ای شامل خلاصه‌ای از مجموع راه حل‌های تفاهم شده برای رسیدن به برنامه جامع اقدام مشترک پیرامون برنامه هسته‌ای ایران، میان ایران و گروه 1+5 در لوزان سوئیس منعقد شد. این تفاهم نامه بازتاب‌های متنوع و بسیاری در سطح رسانه و شبكه‌های اجتماعی و محافل مختلف داشت و تحلیل‌های گوناگونی نیز ارائه شد. سید حسین ذوالانوار در گفتگو با پایگاه خبری "حافظ نیوز" در 13 خرداد 1394 به بیان ابهاماتی در خصوص توافقنامه هسته ای پرداخت و دولت را موظف به پاسخ در برابر انتقادات مطرح شده دانست. وی در خصوص تیم مذاکره کننده گفت: «ما به دیپلمات های دولت که در حال مذاکره با طرف های غربی هستند اعتماد کامل داریم اما مشکل آنجاست که به طرف غربی اعتماد نداریم بر همین اساس، وجود حساسیت ها در این زمینه به حق بوده و حتی پشتوانه خوبی برای تیم مذاکره کننده هسته ای نیز هست.» ذوالانوار در خصوص پاسخگویی دولت به دانشجویان و مردم گفت: «به نظر می رسد راهکار معقول و منطقی آن باشد که اعضا و مسئولان تیم مذاکره کننده هسته ای و دستگاه دیپلماسی دولت با مردم و دانشجویان صمیمانه به گفتگو بنشینند و باور داشته باشند پاسخگویی به افکار عمومی، یک تکلیف بر گردن مسئولان نظام اسلامی است. نمایندگان مردم در مجلس شورای اسلامی نیز پیگیر رفع ابهامات در این خصوص و سوال از مسئولان ذیربط بوده و خواهند بود و در صورتی که احساس کنند حقی از ملت و نظام اسلامی ضایع می شود، با صراحت اعلام و با آن مقابله خواهند کرد.» امضای طرح الزام دولت به حفظ حقوق هسته اینمایندگان مجلس شورای اسلامی در نشست علنی 14 بهمن ماه 1393، یک فوریت طرح "الزام دولت به حفظ حقوق و دستاوردهای هسته ای" را مورد بررسی قرار داده و با رأی بالایی به تصویب رساندند. سیدحسین ذوالانوار یکی از 255 نماینده مجلس نهم بود که این طرح را امضا کرد.این طرح یک فوریتی در جهت حمایت از تیم مذاکره کننده و در راستای رهنمودهای مقام معظم رهبری و در پاسخ به ضرب العجل امریکایی ها مبنی بر تحمیل خواسته های نامشروع آنها به تیم مذاکره کننده هسته ای به مجلس ارائه شد. بر اساس این طرح در صورت تصویب تحریم جدید از سوی امریکا، توافق نامه ژنو لغو و اقدامات ایران در راستای فناوری هسته ای به نقطه قبل از این توافقنامه باز خواهد گشت.کلیات طرح "الزام دولت به حفظ حقوق هسته ای" در نشست علنی مجلس شورای اسلامی در 31 خرداد ماه 1394 با رأی بالایی از سوی نمایندگان به تصویب رسید؛ پس از آن جزئیات این طرح در جلسه علنی 2 تیر ماه مورد بررسی قرار گرفت و با 213 رای موافق، 10 رای مخالف و 6 رای ممتنع از مجموع 244 نماینده حاضر در صحن علنی مجلس به تصویب رسید. امضای طرح سه فوریتی توقف مذاکرات هسته ایدر جریان مذاکرات هسته ای ایران و 1+5، در اواسط اردیبهشت ماه 1394 جان کری، وزیر وقت امور خارجه امریکا و جو بایدن، معاون وقت رئیس جمهور امریکا در اظهارنظرهایی ضمن تهدید کشورمان باز هم از "گزینه نظامی" سخن به میان آوردند. هر چند انتظار می رفت با توجه به در جریان بودن مذاکرات هسته‌ای مقامات غربی سخنی از تحریم و فراتر از آن "گزینه نظامی" به میان نیاورند اما اظهارات دو مقام آمریکایی نشان از عدم تغییر رویکرد ایالات متحده در قبال جمهوری اسلامی ایران داشت.پس از این اظهارات خبر دیگری مبنی بر "طرح کنگره امریکا برای نظارت بر توافق هسته ای" به گوش رسید. طرحی که انتقاد نمایندگان مجلس شورای اسلامی را در پی داشت؛ نمایندگان بر این اعتقاد بودند که این اقدام کنگره در راستای اظهارات مقامات رسمی این کشور و نوعی فشار بر جمهوری اسلامی ایران و تیم مذاکره کننده هسته ای کشورمان بوده است.در همین راستا، جمعی از نمایندگان مجلس شورای اسلامی با تهیه و تدوین طرحی 3 فوریتی خواستار توقف مذاکرات هسته‌ای تا قطع تهدیدات آمریکایی‌ها شدند.علی لاریجانی، رئیس وقت مجلس شورای اسلامی در جلسه فراکسیون اصولگرایان رهروان ولایت در 20 اردیبهشت ماه 1394، بر حمایت جدی از تیم مذاکره کننده هسته ای و پرهیز از واکنش های سریع و بدون فکر در این زمینه تأکید کرد.طرح سه فوریتی که طرح "دفاع اسلامی و انقلابی و قانونمند از عزت، عظمت، هویت، شخصیت و اقتدار ملت ایران در طول ادامه مذاکرات هسته‌ای" نام داشت، با پیگیری جواد کریمی قدوسی (نماینده وقت مردم مشهد) توسط 80 تن از نمایندگان از جمله سیدحسین ذوالانوار امضا شد و در 22 اردیبهشت ماه 1394، تقدیم هیئت رئیسه مجلس شد؛ ماده واحده تنظیم شده در این طرح دولت و مسئولین سیاست خارجی و اعضای تیم مذاکره‌ کننده هسته‌ای را از هر گونه ارتباط و مذاکره با آمریکایی ‌ها در موضوع هسته‌ای تا زمانی که دولت آمریکا رسماً و علناً تهدید ملت ایران را کنار نگذارد، منع نموده و آنها را موظف می کرد تا مذاکره را با بقیه گروه 1+5 بدون حضور آمریکایی ‌ها ادامه دهند.پس از تقدیم این طرح به هیئت رئیسه مجلس، اعتراضاتی در چگونگی گرفتن امضا، از سوی برخی از نمایندگان مطرح شد؛ اعتراض بیشتر نمایندگان بر این اساس بود که آنها طرح دو فوریتی را امضا کرده اند و طرح کریمی قدوسی به هیچ وجه طرح سه فوریتی نبوده است. بدبینی به متن برنامه جامع اقدام مشترک 23 تیر سال 1394، مذاکرات هسته‌ای 13 ساله بین ایران و گروه 1+5 در وین به پایان رسید و در راستای توافق جامع بر سر مذاکرات هسته‌ای ایران و بدنبال تفاهم هسته‌ای لوزان، توافق جامع و نهایی هسته‌ای وین با عنوان "برنامه جامع اقدام مشترک یا برجام" بین ایران، اتحادیه اروپا و گروه 1+5  منعقد شد. پس از حصول این توافق، تحلیل های بسیاری از سوی محافل خبری و شخصیتهای سیاسی ارائه شد. سید حسین ذوالانوار در مرداد 1394 در خصوص توافق هسته ای ایران و متن برجام اظهار داشت: «نمایندگان مجلس شورای اسلامی متن برنامه جامع اقدامات مشترک هسته ‌ای ایران و کشورهای 1+5 را به ‌دقت بررسی و بر اساس مصالح عمومی کشور و با در نظر گرفتن خطوط قرمز نظام و عزت ملی در مورد آن تصمیم خواهند گرفت.» وی در خصوص انتقاد از برخی جوسازی ‌های رسانه ‌ای در مورد متن برجام گفت: «نباید مجلس شورای اسلامی تحت ‌فشار غیرمتعارف سیاسی و رسانه ‌ای قرار گیرد تا چشم ‌بسته متن برجام را تائید کند.» ذوالانوار همچنین با اشاره به اقدامات ارزشمند تیم مذاکره کننده ابراز امیدواری کرد که افراد زیربط در وزارت امور خارجه در تنظیم متن توافقنامه برجام حداکثر دقت و تلاش خود را به کار گرفته‌ اند هرچند که با توجه به سخنان رهبری  متن توافقنامه باید مسیر قانونی خود را در داخل کشور طی کند و به تصویب مجلس شورای اسلامی نیز برسد. وی همچنین با اشاره به برخی اظهارات مقامات آمریکایی در مورد تسلیم ایران در برابر کشورهای غربی نیز گفت: «استیصال و درماندگی مقامات آمریکایی در این ایام برای نظام جمهوری اسلامی قابل‌ درک است و این اظهارات برای آنان بیشتر مصرف داخلی داشته و با هدف اقناع کنگره و لابی‌ های صهیونیستی که گردانندگان پشت‌ صحنه سیاست ‌های منطقه ‌ای آمریکا هستند صورت می ‌گیرد. به‌ یقین این توافق ذره‌ ای از دشمنی آمریکای جنایتکار علیه انقلاب اسلامی و محور مقاومت نخواهد کاست و از طرفی تغییری در پیشبرد سیاست‌ های منطقه ‌ای جمهوری اسلامی و استکبارستیزی ملت ایران نیز ایجاد نخواهد کرد. بر طبق آنچه گفته شد متن توافقنامه برجام تا زمانی که مراحل قانونی خود را در کشور طی نکند و به تصویب مجلس شورای اسلامی نرسد برای کشور الزام‌ آور نبوده و تعهدی ایجاد نمی ‌کند.»