藤川政人
2009年(平成21年)12月14日、自民党愛知県義団は県議団総会を開き、藤川の擁立を決定した。2010年(平成22年)1月19日、自民党愛知県連も藤川に一本化する方針を決めた。再選出馬に強い意欲を示していた浅野も、1月21日についに立候補辞退を表明した。藤川は6月16日に県議を辞職。7月11日の第22回参議院議員通常選挙で91万8,187票を得て初当選。当選後、麻生派に入会した。
2011年(平成23年)2月13日、自民党県連会長の鈴木政二が、知事選敗戦の責任をとり会長辞任を表明。後任の県連会長には、知事選で勝利した大村秀章と親しい県議の寺西学が就任した。同年4月の県議選に寺西は出馬せず、地盤を息子の寺西睦に地盤を譲った。任期は前会長の残り任期が切れる7月までとされていたが、現執行部を中心に「続投」支持の声が上がった。それに対し鈴木前会長ら旧執行部は寺西が4月に県議を引退したことを問題視。「議員でもないのに県連トップはおかしい」として、藤川を擁立した。県連は33年ぶりの会長選挙戦に突入する事態となる。ところが6月27日、寺西は立候補を取り下げる意向を固め、7月14日の県連党大会で藤川が無投票で会長に就任した。
2016年(平成28年)の参院選から愛知県選挙区は改選数が「3」から「4」に増える。自民党は藤川のみを立て、民進党は現職の斎藤嘉隆と新人の伊藤孝恵の2人を擁立した。得票数1位で再選。
2022年(令和4年)1月4日、記者会見を開き、自民党愛知県連の次期会長選(1月22日実施)に立候補しないと表明した。1月5日、愛知6区選出の丹羽秀樹が立候補を届け出、他に立候補の届け出がなかったため、次期会長に内定した。
同年7月の第26回参議院議員通常選挙で、得票数1位で3選。
選択的夫婦別姓制度の導入について、2016年のアンケートで「どちらとも言えない」と回答。2022年のNHKのアンケートで「どちらかと言えば反対」と回答。同年の毎日新聞社のアンケートで回答しなかった。
同性婚を可能とする法改正について、2016年のアンケートで「どちらかと言えば反対」と回答。2022年のNHK、毎日新聞社のアンケートで「反対」と回答。
クオータ制の導入について、2016年のアンケートで「どちらとも言えない」と回答。2022年のNHKのアンケートで「どちらかと言えば反対」と回答。