Em 1896 era professor da Universidade, sendo o seu mais jovem professor e em 1900 tornou-se professor catedrático. Pouco depois começou a exercer a advocacia com grande sucesso, sendo a sua capacidade argumentativa reconhecida. 

Entrou na política cedo - defendendo ideias republicanas. A partir de 1897, ano da realização do seu primeiro discurso público, a defesa apaixonada e convincente da mudança de regime político tornou-o uma mais-valia para o pequeno partido Republicano e uma das suas figuras mais influentes. 

Foi eleito para a Câmara dos Deputados pelo círculo do Porto, primeiro em 1897, sendo as eleições anuladas, e, em 1900, defendendo claramente a substituição das instituições monárquicas por outras de feição republicana. Pouco depois, o Governo do Partido Progressista caiu realizando-se novas eleições. Afonso Costa não conseguiu ser reeleito. Em 1906, novamente deputado, proferiu um violento discurso na Câmara dos Deputados no debate sobre os adiantamentos à Casa Real em que afirmou, no meio da balbúrdia que "por muitos menos crimes do que os cometidos por D. Carlos I, rolou no cadafalso, em França, a cabeça de Luís XVI!" Possivelmente o mais importante discurso de Afonso Costa, e claramente o mais importante para compreender o fim da monarquia em Portugal. Uma declaração de guerra, clara e inequívoca, do Partido Republicano ao regime monárquico, mas sobretudo uma condenação pública à morte do chefe de Estado português, o rei D. Carlos, que foi aplicada 14 meses depois. De facto, no início de 1908, o País estava em crise. Em Lisboa, um grupo de amotinados tentou destituir a Monarquia e proclamar a República. Foram colocadas bombas em várias esquadras de polícia, o que levou à prisão de vários dirigentes republicanos, prevendo-se a sua deportação, entre eles Afonso Costa. O rei D. Carlos e o herdeiro do trono, D. Luís Filipe, foram assassinados no dia 1 de Fevereiro de 1908. 

Em Outubro de 1910, um levantamento popular conseguiu implantar a República, não tendo havido uma resposta determinada do Exército. Formou-se um Governo provisório chefiado por Teófilo Braga, tentando impor um regimento com apoios unicamente na população urbana num país rural. Afonso Costa ficou com a pasta da Justiça: fez uma revolução num ministério que primava pela discrição. Iniciou reformas claramente anti-clericais, que contribuíram para o aumento da impopularidade do novo regime junto da população e da ala conservadora do republicanismo. Mas o ministro da Justiça e dos Cultos não cedeu às pressões e continuou com a política de afirmação dos valores laicos da República e de separação do Estado das igrejas, instituindo também o registo civil obrigatório. 

Afonso Costa fez parte de outros Governos, tendo dirigido três até 1923. Foi visto como um dos principais responsáveis pela instabilidade que se viveu durante a I República. Afastado, em 1917, pelo golpe de Sidónio Pais, esteve preso durante algum tempo, mas no ano seguinte, com o assassinato do presidente e o fim do Sidonismo chefiou a delegação portuguesa que assinou o tratado de Versalhes, que terminou a Primeira Guerra Mundial. Foi também representante português na Sociedade das Nações. Nos últimos anos da I República, foi algumas vezes convidado a formar Governo, mas recusou sempre. Com o 28 de Maio de 1926, o golpe militar que deu origem a uma prolongada ditadura militar, e deu origem ao Estado Novo, Afonso Costa exilou-se passando a viver em Paris. Tentou ali organizar a oposição, mas sem sucesso. Faleceu na capital francesa em 1937.