De 2020 à 2024, Thomas Dermine a exercé les fonctions de Secrétaire d’État en charge de la Politique Scientifique au sein du Gouvernement Fédéral belge. À ce titre, il assurait la tutelle sur les institutions scientifiques fédérales dont le Musée royal de l'Afrique centrale de Tervuren, le plus important musée d'origine coloniale d'Europe. Dans ce cadre, il a multiplié les initiatives visant à redéfinir la relation entre la Belgique et la République Démocratique du Congo, notamment par l’établissement d’un cadre législatif régissant la restitution du patrimoine culturel et artistique colonial de la Belgique.
Il a occupé le poste de secrétaire d'État fédéral pour la Relance et les Investissements stratégiques, en charge de la Politique scientifique au sein du gouvernement belge de 2020 à 2025.