Fue elegido senador en las elecciones parlamentarias de marzo de 1945, cargo en el cual se reeligió en 1953, 1961 y 1969, completando una carrera parlamentaria de cerca de treinta años.
En 1946, en el contexto de la división del socialismo, se integró al Partido Socialista Popular.
Sin embargo, entre 1950 y 1951 regresó al Partido Socialista de Chile. La unión de esta colectividad con el Partido Comunista —excluido de su existencia legal producto de la Ley de Defensa Permanente de la Democracia—, dio paso a la fundación del Frente del Pueblo.
En las elecciones presidenciales de 1952, fue candidato por primera vez, patrocinado por el Frente del Pueblo, obteniendo 5% de los sufragios. Esa elección fue ganada por Carlos Ibáñez del Campo.
En 1956 participó en la formación del Frente de Acción Popular (FRAP), alianza de partidos de izquierda que tuvo una duración de ocho años, hasta 1964. Fue su primer presidente.
Para las elecciones presidenciales de 1958, el FRAP lo presentó como candidato. Sin embargo, no resultó elegido aunque obtuvo el segundo lugar en esa votación, con 28.8% de los sufragios, logrando ser electo Jorge Alessandri Rodríguez.
Seis años más tarde, en las elecciones presidenciales de 1964, fue nuevamente candidato apoyado por el FRAP. Sin embargo, fue derrotado por Eduardo Frei Montalva, aunque logró casi 39% de los sufragios.