Brunchorst ble valgt til Stortinget for Venstre fra Bergen i 1895. Deretter ble han valgt inn for Samlingspartiet i 1904. Han ble utnevnt statsråd og sjef for Arbeidsdepartementet 28. september 1907, mot slutten av Christian Michelsens regjeringsperiode. Han fortsatte i stillingen i Jørgen Løvlands regjering som tiltrådte 23. oktober 1907 og ble sittende til 19. mars 1908. Som statsråd var Brunchorst partiuavhengig liberaler. Brunchorst var medlem av Stortingets spesialkomite for loven som skulle utløse unionsoppløsningen med Sverige i 1905. Han var også medlem av formannskapet i Bergen.