Montoro, Diretas, Constituinte e Farmácia Popular

Depois de catorze anos no exílio, retornou ao país em 1977, sendo um dos poucos que se arriscaram a fazê-lo antes da lei de anistia de 1979.
Ao tentar uma cadeira de deputado pelo MDB, teve sua candidatura impugnada, sob a alegação de que continuavam suspensos seus direitos políticos.
Coordenou, então, em 1978, a campanha a senador, pelo mesmo partido, de Fernando Henrique Cardoso, que obteve apenas a suplência (perdendo para André Franco Montoro).
Foi admitido como professor de economia da Universidade de Campinas (Unicamp), onde permaneceu até 1983.

Em 1982, trabalhando como pesquisador no CEBRAP, sob os auspícios da Fundação Ford, coordenou a elaboração do programa de governo do candidato ao governo de São Paulo pelo PMDB, Franco Montoro.
Serra foi convidado por Franco Montoro para assumir a Secretaria de Planejamento, tomando posse no novo governo em março de 1983.

Secretário estadual de Planejamento
Ao assumir a pasta, o estado estava com elevado endividamento, levando Serra a realizar uma gestão considerada centralizadora e impor um programa de saneamento com corte de despesas.
Ainda assim, possibilitou o andamento de grandes obras do governo Montoro, como a expansão da linha leste-oeste do metrô na capital, a construção 4 mil quilômetros de estradas vicinais e da hidrovia Tietê-Paraná.
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