Von 1975 bis 1978 arbeitete Case im Stab des Kongressabgeordneten und US-Senators Spark Matsunaga. Zwischen 1994 und 2002 war er Abgeordneter im Repräsentantenhaus von Hawaii. Dort war er zeitweise Fraktionsvorsitzender der demokratischen Abgeordneten. Im Jahr 2002 scheiterte Ed Case knapp in der Vorwahl seiner Partei für das Amt des Gouverneurs von Hawaii. Nach dem Tod der Kongressabgeordneten Patsy Mink wurde Case als deren Nachfolger im 2. Kongresswahlbezirk Hawaiis ins Repräsentantenhaus der Vereinigten Staaten gewählt. Dieses Mandat konnte er nach zwei weiteren Wahlsiegen zwischen dem 30. November 2002 und dem 3. Januar 2007 ausüben. Bei der Repräsentantenhauswahl 2006 bewarb er sich nicht mehr für eine Wiederwahl, sondern kandidierte erfolglos bei der Wahl zum US-Senat.