Gedurende de eerste zeven jaar na de oprichting was Hans van Mierlo partijleider en het beeldbepalende gezicht van D66. Aanvankelijk leek medepartij-oprichter Hans Gruijters de aangewezen persoon om lijsttrekker te worden voor de Tweede Kamerverkiezingen van 15 februari 1967, maar hij gaf niet thuis. Van Mierlo werd vervolgens op het op ‘derde kerstdag’ 1966 voortgezette partijcongres door de leden als eerste kandidaat gekozen. Ook bij de Tweede Kamerverkiezingen van 1971 en 1972 voerde hij de kandidatenlijst aan.
In de beginperiode was het onduidelijk of D66 nu bedoeld was als tijdelijke beweging of als blijvertje. Deze tweeslachtigheid vloeide voort uit haar aanvankelijke streven om tot een herschikking van het politieke bestel te komen. De gevestigde partijen dienden volgens Van Mierlo te ‘ontploffen’, met als gevolg een partijpolitieke hergroepering rond een vooruitstrevende en conservatieve kern. D66 zag voor zichzelf de rol als katalysator weggelegd bij de totstandkoming van een grote progressieve partij, wat inhield dat haar eigen voortbestaan er eigenlijk niet zo toe deed. Anderen, zoals Jan Terlouw, wilden daarentegen D66 juist tot een permanente, stabiele partij uitbouwen.
Bij de Tweede Kamerverkiezingen in februari 1967 debuteerde D66 met zeven zetels. In 1971 maakte zij zich sterk om met de PvdA en de Politieke Partij Radikalen (PPR) op te gaan in een Progressieve Volkspartij (PVP). Een deel van de achterban had daar moeite mee; de partijtop bleek te hebben onderschat ‘hoezeer velen, zich inzettend voor D’66, aan de eigen partij gehecht zijn geraakt’, aldus Vivian Voss, die als eerste een geschiedenis van D66 schreef. Ondanks de diepe interne verdeeldheid zette Van Mierlo zijn kaarten op de PVP. D66 werkte nauw samen met de PvdA en de PPR: in april 1971 presenteerden de drie partijen hun ‘schaduwkabinet’, met PvdA-leider Joop den Uyl als premier en Van Mierlo als vicepremier. Van de door het drietal nagestreefde parlementaire meerderheid kwam het bij de Tweede Kamerverkiezingen van 28 april 1971 niet, alhoewel D66 vier zetels won en op elf kwam.
Na de snelle val van het centrumrechtse kabinet-Biesheuvel presenteerden PvdA, D66 en PPR gezamenlijk een ‘progressief’ verkiezingsprogramma met de titel Keerpunt ’72. Bij de vervroegde Tweede Kamerverkiezingen van 29 november 1972 verloor D66 vijf zetels en hield er zes over. Niettemin trad zij toe tot het kabinet-Den Uyl, samen met de PvdA, de PPR, en bewindspersonen die lid waren van de Katholieke Volkspartij (KVP) en de Anti-Revolutionaire Partij (ARP). Gruijters werd minister van Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening.
In september 1973 schoof de PvdA de PVP op de lange baan; met het aantreden van het nieuwe kabinet met partijleider Den Uyl als premier hadden de sociaaldemocraten de buit binnen. Een zeer teleurgestelde Van Mierlo sprak van ‘verraad’. Eerder al bleek dat zijn eigen Tweede Kamerfractie grote moeite had met zijn solistische optreden tijdens de kabinetsformatie en zijn uitgesproken ‘monistische’ steun voor het kabinet-Den Uyl. Van Mierlo besloot met ingang van 1 september 1973 als fractievoorzitter en politiek leider plaats te maken voor Terlouw. Zijn opvolger nam het bestaan van D66 als partij als vertrekpunt, dankte de ontploffingsstrategie af en zou zich dualistischer opstellen ten opzichte van het kabinet-Den Uyl.
