ברטון היה בין ראשוני התומכים ברעיון הפדרציה של אוסטרליה, שהפכה לנושא פוליטי רציני לאחר נאום טנטרפילד (Tenterfield Oration 24 באוקטובר 1889) שנשא הנרי פרקס ושבו העלה את עיקרי רעיונותיו לאיחוד המדינות השונות של אוסטרליה לפדרציה תחת הכתר הבריטי. כנציג בכינוס הלאומי האוסטרלי במרץ 1891 הבהיר ברטון היטב את תמיכתו בעיקרון ש"מסחר ויחסים ... יהיו חופשיים לחלוטין" באוסטרליה הפדרלית. הוא גם דגל ברעיון שגם הבית העליון ולא רק הבית התחתון יהיה נבחר ושמנגנון הערעורים המסתמך על בית הדין לערעורים הבריטי (באנגלית Privy Council) כערכאה אחרונה יבוטל. הוא גם נטל חלק בהכנת טיוטת חוקה, שהייתה דומה בצורה משמעותית לחוקה של אוסטרליה שנחקקה בשנת 1900.
עם זאת אנשי מפלגת הפרוטקשניסטים הפגינו תמיכה פושרת ברעיון הפדרציה וביוני 1891 התפטר ברטון מהמועצה ועמד לבחירה במחוז מזרח סידני והצהיר כי "כל עוד תמיכה במכסי המגן פירושו ממשלה של אויבים לפדרציה, הם לא יקבלו אף קול ממנו". הוא זכה בהצבעה ואחר־כך הצביע יחד עם פרקס, אבל סירב להצטרף לממשלת המיעוט שהקים. לאחר שמפלגת העבודה האוסטרלית הסירה את תמיכתה והממשלה הופלה באוקטובר 1891 שכנע פרקס את ברטון לקחת על עצמו את הנהגת התנועה הפדרלית בניו סאות' ויילס.
שר המשפטים בפעם השנייה.
דיבס הקים ממשלה בראשות מפלגת הפרוטקשניסטים וברטון הסכים להיות בה שר משפטים בתנאי שיוכל להמשיך בעיסוקיו הפרטיים כעורך דין. ההסכם שלו התבסס על הסכמתו של דיבס לתמוך בהחלטה בעד הפדרציה בבחירות הבאות למועצה. ניסיונותיו לערוך טיוטה של הצעת ההחלטה על הפדרציה נדחו בשל התקופה בה כיהן כראש ממשלה זמני של ניו סאות' ויילס, אז נאלץ לעסוק בשביתת הכורים של ברוקן היל (Broken Hill) ב-1892, ובהובלת החוק המורכב שדן ברפורמה בבחירות. הוא הציג לראשונה את הצעת ההחלטה בדבר פדרציה לבית הנבחרים ב-22 בנובמבר 1892 אך לא הצליח להעבירה לדיון בוועדה. בינתיים הוא החל במסע תעמולה להרחיב את התמיכה העממית ברעיון הפדרציה באמצעות כנסים בקורוואה (Corowa) ובאלבורי (Albury) שבניו סאות' ויילס בדצמבר 1892. למרות שבסופו של דבר הצליח ברטון להביא את הצעת הפדרציה לדיון בוועדה באוקטובר 1893 הוא לא הצליח להביאה לדיון בבית הנבחרים. בדצמבר נחקרו ברטון וריצ'רד אוקונור בשל הסכמתם לשמש כפרקליטים פרטיים בתביעה כנגד המדינה בתיק "פראודפוט נגד נציבי הרכבת". למרות שברטון התפטר מהתיק, הוא הפסיד בהצבעה על זכותם של שרים לפעול במסגרת תפקידם המקצועי כעורכי דין במשפטים כנגד הממשלה, והתפטר מיד מתפקידו כשר המשפטים.
ב-1894 עמד ברטון לבחירה מחדש במחוז הבחירה של רנדוויק (Randwick, מחוז הבחירה הקודם של ברטון, מזרח סידני, שבו נבחרו כל פעם כמה מועמדים, בוטל) והפסיד. הוא לא העמיד את עצמו לבחירה ב-1895 בשל הצורך לתמוך במשפחתו הגדולה בתקופה שבה לא נהגו לשלם משכורת לחברי הפרלמנט. עם זאת הוא המשיך במסע התעמולה להקמת הפדרציה ובתקופה שבין ינואר 1893 לפברואר 1897 נאם ברטון ב-300 כינוסים בניו סאות' ויילס, כולל הכינוס בפרבר אשפילד (Ashfield) של סידני שבו הכריז כי "בפעם הראשונה בהיסטוריה יש לנו אומה למען יבשת ויבשת למען אומה". במרץ 1897 הוא תואר כ"המנהיג המוכר של התנועה הפדרלית בכל אוסטרליה".
הוועידה האוסטרלאסית הפדרלית ומשאלי העם.
ב-1897 היה ברטון בראש רשימת הנציגים שנבחרו מניו סאות' ויילס לוועידה החוקתית שבו נוצרה החוקה לפדרציה המוצעת. על אף שסר סמואל גריפית' כתב את מרב הטקסט של החוקה, היה ברטון המדינאי המנהיג שהוביל לתמיכה בו בכנס.
במאי 1897 נבחר ברטון בפעם השנייה למועצה המחוקקת על בסיס המלצתו של ריד (Reid), ראש ממשלת ניו סאות' ויילס, על מנת שיוביל את חקיקת חוק הפדרציה בבית העליון. מינוי זה אפשר לשר המשפטים בממשלת ריד, ג'ון הנרי וונט (John Henry Want), יד חופשית להתנגד לחוק. בספטמבר 1897 התכנסה הוועידה בסידני על מנת לדון ב-286 תיקונים שהציעו המושבות לחוק המוצע. הוועידה השלימה את טיוטת החוקה במרץ 1898 וברטון חזר לניו סאות' ויילס להוביל את מסע התעמולה למען הצבעה בעד אישור החוק במשאל העם של יוני. על אף שהחוק זכה לתמיכת הרוב הוא קיבל רק 71,595 קולות של תומכים מתוך המינימום של 80,000 תומכים שהיה נדרש על מנת לעבור.
ביולי 1898 התפטר ברטון מהבית העליון על מנת לעמוד לבחירה למועצה המחוקקת כשמתחרהו היה ריד, והפסיד במספר קטן של קולות. בספטמבר הוא זכה בבחירות המשנה של מחוז הבחירה של הסטינגס ומקלאי (Hastings and Macleay) ונבחר מיד לראש האופוזיציה, שהורכבה מתערובת של פרוטקשניסטים שחלקם היה בעד הפדרציה וחלקם נגדה. בינואר 1899 השיג ריד ויתורים משמעותיים משאר מדינות אוסטרליה והצטרף לברטון במסע התעמולה במשאל העם השני של יוני 1899, כשברטון מנהל מסע תעמולה בכל רחבי המדינה. ההחלטה התקבלה במשאל העם ברוב של 107,420 כנגד 82,741.
באוגוסט 1899 כשהיה ברור כי ניתן לתמרן את מפלגת הלייבור האוסטרלית כך שתפיל את ממשלת ריד, התפטר ברטון מראשות האופוזיציה שכן מבחינת מפלגת העבודה הוא היה בלתי קביל ובמקומו התמנה ויליאם ליין (William Lyne). הוא סירב להצעה להתמנות שר המשפטים שוב. בפברואר 1900 הוא התפטר מהפרלמנט על מנת שיוכל לנסוע ללונדון יחד עם אלפרד דיקין (Alfred Deakin) וצ'ארלס קינגסטון (Charles Kingston) על מנת להסביר את חוק הפדרציה לממשלת בריטניה. הממשלה הבריטית הייתה תקיפה בהתנגדותה לביטול סמכותו של בית הדין הבריטי לערעורים (Privy Council) כערכאה העליונה לערעורים כפי שנוסחה בטיוטת החוקה. בסופו של דבר ניאות ברטון להסכים כי נושאים חוקתיים יקבעו סופית בבית המשפט העליון של אוסטרליה, אך ניתן לערער על נושאים אחרים בפני בית הדין הבריטי לערעורים.
ראש הממשלה הראשון.
מעט אנשים פקפקו בזכותו של ברטון כפדרליסט המוביל במדינה הוותיקה ביותר לכהן כראש הממשלה הראשון של הפדרציה, אך כשהמושל הכללי החדש של אוסטרליה, לורד הופטון, הגיע הוא הזמין במקום זאת את ויליאם ליין, ראש ממשלת ניו סאות' ויילס, להקים ממשלה. מכיוון שטרם קם פרלמנט פדרלי, הכלל המקובל של מינוי המנהיג של המפלגה הגדולה ביותר בבית התחתון, לא יכול היה מיושם ואכן לא יושם. על ההחלטה של הופטון המכונה "השגיאה הגסה של הופטון" ניתן היה להגן כי לליין היה הוותק הרב ביותר, אך כמתנגד לפדרציה לא היה ליין קביל על פדרליסטים בכירים כמו דיקין, שסירב לשרת תחתיו. לאחר דיונים מתוחים התמנה ברטון לראש ממשלה וגיבש את ממשלתו.
המשימה העיקרית של ממשלת ברטון הייתה לארגן את הבחירות הפדרליות הראשונות, שנערכו במרץ 1901. ממשלתו כללה אותו כראש ממשלה ושר החוץ. ג'ורג' טרנר היה שר האוצר, אלפרד דיקין היה שר המשפטים, ג'ון פורסט היה שר הביטחון, ויליאם ליין - שר הפנים, צ'ארלס קינגסטון - שר המסחר והמכס וג'יימס דרייק - שר הדואר. ריצ'רד אוקונור כיהן כסגן הנשיא של המועצה המבצעת ואליוט לואיס כיהן כשר בלי תיק. ברטון נבחר בלא מתחרים למושב בפרלמנט החדש מטעם הנטר (Hunter) ומפלגתו הפרוטקשוניסטית זכתה במספר מספיק של מושבים על מנת להקים ממשלה עם תמיכת מפלגת הלייבור האוסטרלית. כל שריו נבחרו, למעט אליוט לואיס, שלא העמיד את עצמו לבחירה והוחלף על ידי סר פיליפ פיש.
החוק הראשון שחוקקה ממשלת ברטון היה חוק הגבלת ההגירה, שהפך את מדיניות אוסטרליה לבנה (הגבלת ההגירה לאוסטרליה לאירופאים בלבד) לחוק. מפלגת העבודה דרשה חקיקה להגביל את ההגירה מאסיה כחלק מהסכמתה לתמוך בממשלה, למרות שלמעשה ברטון כבר הבטיח ליישם כחוק את מדיניות אוסטרליה לבנה כחלק ממסע הבחירות שלו. ברטון הצהיר "הדוקטרינה של שוויון האדם מעולם לא התכוונה להיות מיושמת לשוויון בין האנגלי לסיני". רפורמה ראויה לציון שהוביל ברטון היא הכללת זכות הנשים לבחור בבחירות הפדרליות של שנת 1902.
במשך רוב שנת 1902 שהה ברטון באנגליה לכבוד הכתרת אדוארד השביעי, מלך הממלכה המאוחדת. מטרת הנסיעה הייתה גם לנהל משא ומתן על החלפת ההסכמים הימיים הצבאיים בין המושבות באוסטרליה לבין הממלכה המאוחדת (שבו מימנה אוסטרליה את ההגנה שהעניק לה הצי המלכותי הבריטי בפני איומים שעלולים ציים זרים להעמיד בפניה) בהסכם בין חבר העמים הבריטי לממלכה המאוחדת. דיקין, ראש הממשלה השני של אוסטרליה לא אהב הסדר זה, וב-1908 ביטל אותו ובמקומו פעל להרחבה משמעותית של הצי האוסטרלי המלכותי.
ברטון היה שמרן מתון, והליברלים המתקדמים במפלגתו לא אהבו את גישתו הנינוחה לחיים הפוליטיים. ברטון היה איש עליז, גדול ממדים, ויפה תואר וחיבב ארוחות ארוכות ויין טוב. משום כך נהג השבועון האוסטרלי "דה ביולטין" (The Bulletin) לכנות "טובי טוספוט" (Toby Tosspot – השתיין השמנמן). בספטמבר 1903 עזב ברטון את הפרלמנט על מנת להיות אחד מהשופטים שהיו האבות המייסדים של בית המשפט העליון של אוסטרליה. דיקין החליף אותו בתפקיד ראש הממשלה ב-24 בספטמבר.
קריירה משפטית.