Fra 1910 til 1912 var han innvalgt på Stortinget for Frisinnede Venstre (fellesliste med Høyre), og deretter fra 1913 til 1918 for Venstre, alle tre periodene fra Søndre Salten krets. Han var medlem og nestformann i sosialkomiteen (1910–12), medlem av jernbanekomiteen (1913–16) og formann i skog- og vassdragskomiteen (1917–18). Amundsen fikk avgjørende innflytelse på vassdragslovens utforming i 1911. Han skrev kommentarutgaver til konsesjonsloven og til vassdragsloven.