Austrheim var medlem av kommunestyret i Gloppen 1945–1951 og 1955–962. Den siste bolken var han ordfører. Han ble valgt til leder for Senterpartiet i 1967, og satt der frem til 1973. I perioden fra 1969 frem til 1971 var han parlamentarisk leder for partiet. Austrheim var midlertidig president i Odelstinget 12. november – 18. desember 1970. Han var samferdselsminister i Lars Korvalds regjering fra 1972 til 1973.