Oncologo, politico, sostenitore di grandi campagne, Veronesi ha lasciato il segno in tanti campi, soprattutto negli studi contro il cancro ma nell'appoggio di campagne sociali al centro di accese polemiche come, ad esempio, quella a favore dell’eutanasia.

Diceva spesso di non avere paura della morte ma di essere anche forte sostenitore di ogni lotta alla sofferenza fisica e psichica del malato. Il 25 aprile 2000 è stato nominato ministro della Sanità nel secondo governo Amato fino al giugno 2001.

Dal 2008 al 2011 è stato senatore del parlamento italiano eletto con il Partito Democratico. Nel 2010 Veronesi è stato poi nominato presidente dell’Agenzia per la sicurezza nucleare italiana, rinunciando all'incarico di senatore.

In qualità di ministro si è battuto in particolar modo per la legge antifumo: grazie alla norma da lui voluta, per la prima volta in Italia è stato sancito il divieto di fumo nei luoghi pubblici. La città di Jesolo, nel 2010, gli dedicò un tratto del celebre lungomare delle stelle.