Moxnes møtte for første gang på Stortinget som vararepresentant i 1959. Fra 1965 til 1968 var han fast møtende vararepresentant mens Per Borten var statsminister. Han satt i Stortingets sjøfarts- og fiskerikomité. I 1968 overtok han som fiskeriminister. Han ble innvalgt på Stortinget i 1969, men møtte ikke som representant før regjeringen gikk av i 1971. Etter EF-avstemningen i 1972 ble han landbruksminister i regjeringen Korvald, som satt i ett år.