Etter avslutningen av Napoleonskrigene ble Gustaf Löwenhielm utnevnt til svensk minister i Wien (ambassadør) (1816–1817), fra 1818 svensk minister i Paris frem til rett før sin død i 1856. Han ble også benyttet som særskilt sendebud etter dette, som ved Josefine von Leuchtenbergs forlovelse med kronprins Oscar. Gustaf Löwenhielm deltok i de fleste riksdager fra 1809 frem til sin død.