Fra 1934 til den tyske okkupasjonen var Bjørnson Bondeparti-representant for Oppland på Stortinget, etter at han fra 1931 hadde vært suppleant. I perioden 1934–1936 var han medlem av Justiskomiteen, og i perioden 1937–1940 av Finans- og tollkomiteen. Trass i til dels ulike politiske sympatier var han en god venn av Arbeiderdemokratenes stortingsmann Alf Mjøen fra Gjøvik. I 1931 var begge blant gjestene i rasehygienikeren Jon Alfred Mjøens jubileumsfest for Vinderen Laboratorium. Fem år seinere samarbeidet Bjørnson og Alf Mjøen også politisk, da de foreslo den tyske rasebiologen Alfred Ploetz som kandidat til Nobels fredspris, sannsynligvis med Jon Alfred Mjøen som aktiv bakmann. I mai 1934 var Bjørnson saksordfører for steriliseringsloven som Stortinget vedtok mot én stemme (Gjert E. Bondes stemme), en lov som åpnet for tvangssteriliseringer.