Som politiker tilhørte Castrén den passive motstanden og De konstitusjonelle (Perustuslailliset) og var medlem av borgarståndet i lantdagarna i 1894 og 1905–1906. I 1906 ble han senator og nestleder for den sivile ekspedisjonen samt sjef for den samme 1908–1909. Han sluttet seg til Framstegspartiet, var finansminister i samlingspartiets Lauri Ingmans regjering 1918–1919 og ble deretter selv statsminister. Da den nye styreformen var vedtatt i 1919 og en president var valgt, gikk han og hans regjering av for at en ny regjering kunne oppnevnes etter reglene i den nye grunnloven.