1997 trat er den Jungen Liberalen bei und wurde dort Kreisvorsitzender von Aschaffenburg und Bezirksvorsitzender von Unterfranken. Seit 1999 ist Klein Mitglied der FDP.
Bei der FDP leitete er neun Jahre lang den Kreisverband in der Stadt Aschaffenburg. Seit 2013 ist er Bezirksvorsitzender der FDP Unterfranken und fungiert seit 2015 als stellvertretender Vorsitzender der bayerischen FDP.
Öffentliche Ämter
Mitglied im Stadtrat Aschaffenburg
Seit 2008 ist Klein Mitglied im Stadtrat Aschaffenburg.[2] Von 2008 bis 2014 war er Vorsitzender der FDP-Fraktion im Aschaffenburger Stadtrat. Von 2014 bis 2022 fungiert er als Ausschusssprecher. In der laufenden Amtsperiode 2020–2026 ist er Mitglied des Haupt- und Finanzsenats, des Digitalisierungs- und Organisationssenats, des Stadthallensenats, des Umwelt-, Klima- und Verwaltungssenats, des Feriensenats und des Senats für Sport und Gesundheit.
Seit 2017 ist Klein ordentliches Mitglied im Haushaltsausschuss, Rechnungsprüfungsausschuss. Darüber hinaus ist er stellvertretendes Mitglied im Verteidigungsausschuss und im Wirtschaftsausschuss. Seit Beginn der 20. Wahlperiode übernimmt er für seine Fraktion im Haushaltsausschuss und im Rechnungsprüfungsausschuss die Funktion des Obmanns. Im Haushaltsausschuss ist Klein für die FDP-Fraktion Berichterstatter für die Einzelpläne des Wirtschaftsministeriums, des Gesundheitsministeriums und des Verteidigungsministeriums.
Seit 2017 ist er Landesgruppenchef der Bayerischen Liberalen im Deutschen Bundestag.[4]
Sonstige Ämter
Klein war von 2012 bis 2022. Vorsitzender des evangelischen Kirchenvereins St. Lukas e. V. in Aschaffenburg-Leider, sowie Vorsitzender des Sportvereins TuS 1893 Aschaffenburg-Leider e. V. Daneben ist er Vorstandsmitglied der Thomas-Dehler-Stiftung.