Jens Meilvang s'engage à 15 ans au sein du parti Venstre[1]. Il est élu conseiller municipal de Norddjurs sous les couleurs du parti lors des élections municipales de 2005[2].
En 2008, il brigue l'investiture de son parti pour être sa tête de liste lors des élections municipales de 2009, mais perd le vote interne de par 49 voix contre 80[3]. Il est toutefois réélu au conseil municipal lors du scrutin de [4].
En , il annonce quitter son parti pour rejoindre l'Alliance libérale[1]. Lors des élections municipales de 2013, il est la tête de liste de son nouveau parti et est réélu au conseil municipal[5]. Il est de nouveau tête de liste lors des élections de 2017 et 2021, où il est réélu pour un quatrième et un cinquième mandat municipal[6],[7].
Il est de nouveau candidat lors des élections législatives de , où il est cette fois-ci élu député au Folketing[9]. Après le scrutin, il devient le porte-parole de son groupe parlementaire pour les transports, et les territoires ruraux et insulaires[10].
