Gundersen var medlem av Åsnes kommunestyre 2003–2005 og leder i Hedmark Høyre 2004–2006. I 2005 ble han innvalgt på Stortinget. Gundersen har vært særlig markant i nærings-, landbruks-, rovvilt-, skatte- og distriktspolitiske spørsmål. Han satt i Stortingets kirke-, utdannings- og forskningskomité 2005–2009 og i Stortingets finanskomité 2009–2013. Fra 2013 til 2017 var han 2. nestleder i Stortingets næringskomité og Høyres næringspolitiske talsmann.