Depuis le 25 septembre 2011, Ronan Dantec est sénateur de la Loire-Atlantique, membre du groupe écologiste du Sénat de 2011 à 2017. Réélu en 2017 Ronan Dantec a conservé la vice-présidence de la commission de l'aménagement du territoire et du développement durable. Il est également vice-président de délégation sénatoriale à la prospective.

Ronan-Senat-BDLe groupe écologiste du Sénat n’a malheureusement pas pu être reconduit à l’issue des élections de 2017. Ronan Dantec continuera de porter la parole écologiste en étant rattaché au groupe du Rassemblement démocratique européen (RDSE) où chaque membre dispose de sa liberté de parole et de vote.

Il a été rapporteur des deux premières propositions de loi portées par un groupe parlementaire écologiste et adoptées définitivement :

Ronan Dantec est également très engagé sur les questions de politique énergétique.

  • Il a été membre de la commission d'enquête sénatoriale sur le coût réel de l'électricité afin d'en déterminer l'imputation aux différents agents économiques, de février à juillet 2012, soulignant dans sa contribution au nom du groupe écologiste que le prix réel du mégawattheure d'électricité d'origine nucléaire serait, en intégrant l'ensemble des coûts, de l'ordre de 75€, soit bien plus élevé que le tarif officiel et au même niveau que l'éolien terrestre.
  • Ronan Dantec était membre du parlement du Débat National sur la Transition Energétique (DNTE) qui s'est déroulé de décembre 2012 à juillet 2013, et dans le cadre de ce débat, président du groupe de travail consacré à la gouvernance, qui a notamment élaboré des propositions sur la création d'un Conseil supérieur d'orientation de la transition énergétique et sur le renforcement du rôle des collectivités territoriales dans la transition énergétique.
  • Il est membre du Conseil National de la Transition Ecologique (CNTE).
  • Il est également vice-président du groupe d'études du Sénat sur l'énergie

Il est rapporteur, au nom de la Commission du Développement durable, des Infrastructures, de l'Equipement et de l'Aménagement du territoire du Sénat, sur le budget de l'Etat relatif aux transports routiers (rapport pour 2013 ; rapport pour 2014), dans lequel il a développé plusieurs propositions pour le maintien de l'écotaxe et la refonte du bonus-malus.

Il a aussi été rapporteur de la proposition de résolution sur la circulation des mégacamions et le fret routier européen, rapport publié le 3 juillet 2013

Il a été vice-président de la Commission d'enquête sénatoriale sur les modalités du montage juridique et financier et l'environnement du contrat retenu in fine pour la mise en oeuvre de l'écotaxe poids lourds.

Il a été membre du Conseil d'orientation de l'Observatoire National sur les Effets du Réchauffement Climatique en France métropolitaine et dans les départements et territoires d'outre-mer (ONERC) de 2011 à 2017. En 2017, il est nommé Président de la commission spéciale chargée de l’orientation de l’action de l’ONERC au sein du Conseil National de la Transition Ecologique (CNTE). Cette commission est notamment en charge du pilotage du Plan National d’Adaptation au Changement Climatique (PNACC)

Il est par ailleurs président délégué du groupe d'amitié France-Madagascar et pays de l'Océan indien (pour la Tanzanie). Il suit avec attention les questions de trafic de faune sauvage, en particulier de braconnage des éléphants. Il a notamment fait adopter un amendement à la loi du 16 juillet 2013, sur la reconnaissance du trafic d'espèces protégées en bande organisée, qui a permis à la France de durcir son action, avec des sanctions pénales pouvant désormais atteindre 7 ans d'emprisonnement et 150 000 euros d'amendes.

Il a été également le chef de file des sénateurs écologistes sur le projet de loi sur la biodiversité.

En 2017, il a été rapporteur de la commission d'enquête sur "la réalité des mesures de compensation des atteintes à la biodiversité engagées sur des grands projets d'infrastructures, intégrant les mesures d'anticipation, les études préalables, les conditions de réalisation et leur suivi". Ronan Dantec a ainsi mené une cinquantaine d’auditions et effectué quatre déplacements durant les travaux de cette commission. Le rapport intitulé "Compensation des atteintes à la biodiversité: construire le consensus" a été adopté à l’unanimité le 25 avril 2017.

Parmi les initiatives notables, Ronan Dantec a été dès 2011, le premier à confier la gestion de sa réserve parlementaire annuelle (dispositif n'ayant plus cours aujourd'hui) à un jury indépendant composé de présidents de conseils de développement et de personnalités du monde associatif. Il n'intervenait pas dans le choix des projets sélectionnés à partir de dossiers présentés par les municipalités de Loire-Atlantique.