Fostervolls politiske virke var særlig knyttet til forsvars- og utenrikspolitikk. Han var forsvarsminister fra 1971 til 1972 og igjen fra 1973 til 1976. Videre var Fostervoll president for Norges Forsvarsforening fra 1981 til 1989 og formann i Den norske Atlanterhavskomité fra 1995–2007.