W połowie lat 50. przeszedł do Partii Republikańskiej i z jej ramienia pełnił mandat senatora aż do śmierci. Sprzeciwiał się prezydentowi Abrahamowi Lincolnowi, a później Andrew Johnsonowi w kwestii powojennej polityki odbudowy. Zajął stanowisko, że pokonane stany południowe są podbitą prowincją, niepodlegającą ochronie Konstytucji i że powinny zapewnić gwarancje równego prawa wyborczego Afroamerykanów, zanim zostaną ponownie przyjęte do Unii. W latach 1861–1871 Sumner był przewodniczącym senackiej Komisji Spraw Zagranicznych. Został zdymisjonowany z tej funkcji w wyniku konfliktu z prezydentem Ulyssesem Grantem (Sumner sprzeciwiał się aneksji Dominikany). Zmarł 11 marca 1874 roku w Waszyngtonie na atak serca.