Broch tok også utstrakt del i norsk politikk. Allerede 1857 fikk han sete i Christiania kommunestyre, hvor hans virksomhet fikk varig betydning, særlig ved at han fikk byens finansforvaltning tilbake på rett spor. 1859–1860 var han en av Christianias representanter på Stortinget. Fra 8. mars 1869 til 28. mai 1872 var han statsråd og sjef for Marine- og postdepartementet. Han var sympatisk til Venstres krav om innføring av parlamentarismen, og da denne reformen ble nektet kongelig sanksjon 1872, trådte han ut av regjeringen.