Mortensen representerte Hedemarkens amt på Stortinget fra 1868 til 1885. Hele tiden var han medlem av næringskomite nr. 1, fra 1871 også medlem av Lagtinget. Under riksrettsforhandlingene i 1883-84 ble han skutt ut utav retten. Han var medlem av valgkomiteen 1879-85, både 1878 og 1880 var han medlem av utvidede busdjettkomiteer. I 1873 var ham mellom de stortingsrepresentantene som var med i kroningsdeputasjonen til Trondheim. Han ble i 1884 utnevnt til medlem av bankkommisjonen.