I 1899 blev Mowinckel valgt til formand i Bergens venstreforening, og i 1902 blev han valgt til byens ordfører. Stillingen var krævende nok; de sidste 40 år var Bergens befolkning mere end fordoblet. I 1906 blev han valgt ind på Stortinget som en af de yngste, men alligevel valgt til at lede jernbaneudvalget. Han fik dermed æren af at fuldføre arbejdet med Bergensbanen. I årene 1927-40 var han formand i Venstre og var villig til at gå langt for at få bygget en alliance og indgå kompromisser. I udenrigspolitik gik han ind for frihandel og neutralitet, og gjorde en stor indsats i Folkeforbundet, forløberen til FN. Holodomor, hungerkatastrofen i Ukraine under Stalin, blev forsøgt benægtet af bolsjevikkerne, men blev alligevel et tema internationalt, ikke mindst i Folkeforbundet, hvor Mowinckel engagerede sig stærkt i sagen.