Dès lors, au cours des élections suivantes, il perd sa place de député sur un score de 47,5% au deuxième tour et suite à cela, il décide de combiner la philosophie avec la politique. Pour certains, cela peut ne pas faire bon ménage, mais il décide tout de même de suivre cette voie et devenant directeur de recherche au
CNRS en se concentrant surtout sur Ferdinand Buisson, ainsi que les origines du caractère laïc de la façon de penser républicaine. Il se consacre alors entièrement à cette activité, de 2002 à 2004, et sur le plan politique, il décide de démissionner de son poste de porte-parole du Parti Socialiste, s'orientant surtout vers la création d'un nouveau parti rénovateur, connu sous le nom de Nouveau Parti Socialiste (ou NPS) avec Arnaud Montebourg et
Julien Dray. Cette nouvelle branche du PS fut à l'origine de certaines motions durant le Congrès de Dijon et aussi lors du congrès extraordinaire du PS au
Mans. En 2003, Vincent Peillon revient pour être le secrétaire de la fédération socialiste de la Somme, et en 2004, il devient aussi député au niveau de l'Europe.