Fue vicepresidente de desarrollo de negocios de Sonda desde junio de 2001, cargo al que renunció para postular a la alcaldía de Peñalolén en 2004, resultando vencedor con un 48,60 % de los votos.[4][5]
Alcalde de Peñalolén
Entre sus proyectos más emblemáticos como alcalde se cuentan tres nuevos consultorios de calidad superior a la habitual, el fin de la toma Nazur y la construcción de un parque en tales terrenos,[10] una nueva comisaría en el sector de Lo Hermida, el centro cultural y polideportivo Chimkowe, la instalación de dos escuelas innovadoras de la estadounidense Microsoft y la creación de una Gerencia de Vivienda Municipal para resolver la situación de miles de allegados.[11]
En 2007, en una premiación realizada por Radio Agricultura, fue elegido por sus pares, junto a Johnny Carrasco (alcalde de Pudahuel), como el mejor edil de la Región Metropolitana.[12] Dicha distinción también fue recibida al año siguiente en una votación coordinada por el diario La Segunda, que consultó a todos los parlamentarios de Chile y seis de los centros de estudios de gobierno más prestigiosos del país.[13]
En las elecciones municipales de octubre de 2008 fue reelecto con el 58,42 % de los votos (46.419 votos).[14] Su partido, sin embargo, sufrió una fuerte crisis electoral que llevó a la renuncia de su presidenta, la senadora Soledad Alvear. Orrego fue mencionado como posible sucesor del diputado Jorge Burgos, quien estaba interinamente al frente del partido. Sin embargo, su candidatura no logró instalarse, dejando fuera del poder partidario al grupo de los llamados Príncipes, facción integrada por militantes como Alberto Undurraga o Ignacio Walker.[15]
Precandidato presidencial e intendente
Orrego en medio de un discurso de su campaña de 2013.
Tal nominación la alcanzó en enero de este último año, tras superar en una elección primaria nacional a la otra aspirante, la senadora por el Maule Sur, Ximena Rincón.[18][19] El 13 de abril fue proclamado oficialmente candidato del partido a la primaria de la Concertación del 30 de junio.[20]