I 1926 sluttet Lundeen seg til Minnesotas bonde- og arbeiderparti, og fra 1933 var han tilbake i Representantenes hus. Da Floyd B. Olson døde i 1936 ble Lundeen valgt til å erstatte ham som senatskandidat. Han fikk også støtte fra Det demokratiske parti og vant valget mot Theodore Christianson fra Det republikanske parti.