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接著在2020年立委選舉，蔡沐霖擔任刺客，到新北市永和區挑戰資深藍委林德福。當時蔡沐霖與民進黨台北市黨部前主委吳怡農、前副秘書長林飛帆、立委林昶佐等人還組成保台戰隊，高喊要下架吳斯懷，最後選舉結果，蔡沐霖雖仍不敵林德福，但卻獲得高達37.68%選票，已是民進黨歷年來在永和藍營鐵票區中最好的成績。
2020年總統蔡英文連任成功，回任黨主席，蔡沐霖也獲重用，擔任青年發展部主任，一直到今年年初，副總統賴清德擔任黨主席時，蔡沐霖才去職，轉任勞動部政務次長李俊俋的機要秘書。
曾與蔡沐霖共事過的人士透露，當年韓流崛起，國民黨派韓國瑜參選總統，黨內年輕世代不少人自願參戰，高喊抗中保台，蔡沐霖、現任連江縣黨部主委李問等人，都是當時備受期待的黨內政治新秀。
不過該人士也說，可能是年少得志，蔡沐霖自視甚高，與人言談間常會讓對方感到不受尊重，但蔡沐霖仍堅持自己作風，這次他用自己的方式處理性騷案，竟脫口，「不是啊！妳給人家燒到整懶趴火，還關門說要保持距離，誰不把這個門撞開」、「雄性動物追求異性不成，總會被傷自尊嘛，妳要多體諒！」自以為幽默過了頭，當然會出事。
