Ved valget i 1966, vant Hammerschmidt den republikanske nominasjonen for Arkansas' tredje kongressdistrikt, som ligger i den nordvestlige delen av staten. Han vant over den sittende James William Trimble med over 9000 stemmer, og ble den første republikaneren til å representere Arkansas i Kongressen siden rekonstruksjonstiden etter den amerikanske borgerkrigen. Hammerschmidt ble valgt til dette embetet ytterligere tolv ganger, og tjente slik i tjueseks sammenhengende år fra 3. januar 1967 til 3. januar 1993. Han ble svært populær i sitt eget distrikt, selv om de fleste av beboerne aldri hadde vært representert av en republikaner før. Han ble etterfulgt av Tim Hutchinson fra samme parti.