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Filiado ao Partido dos Trabalhadores - PT desde os anos 1980, militou em núcleos de base, foi dirigente municipal e estadual, desempenhando tarefas organizativas, de formação e comunicação. De 1997 até 2005, foi terceiro vice-presidente nacional do PT. Foi secretário de Cultura na cidade de Campinas (SP) de dezembro de 2001 a dezembro de 2004.
Entre 2005 e 2009, Valter Pomar esteve à frente da Secretaria de Relações Internacionais do PT e desde então até os dias de hoje ocupa o cargo de Secretário Executivo do Foro de São Paulo, desempenhando, nestas funções, importante trabalho de interlocução política do PT com as forças de esquerda no mundo todo e em especial, na América Latina.