Setelah Perang Dunia II Virolainen menjadi presiden pertama Maaseudun Nuorten Liitto yang kemudian dikenal sebagai Pemuda Tengah Finlandia, yang mendidik sepuluh menteri dan ratusan anggota Parlemen Finlandia.[1]
Sebagai anggota Liga Agraria (kemudian Partai Tengah), Virolainen menjadi Anggota Parlemen 1945–1983 dan 1987–1991.[2]
Ia berkarier dalam kementerian dalam waktu yang panjang, menjabat sebagai Asisten Menteri Dalam Negeri 1950–1951; Menteri di Dewan Kanselor Negara 1951, dan 1956–1957; Menteri Pendidikan 1953, 1954, 1956–1957, dan 1968–1970; Menteri Urusan Luar Negeri 1954–1956, 1957, dan 1958; Deputi Perdana Menteri 1957, 1958, 1962–1963, 1968–1970, dan 1977–1979; Menteri Agribudaya 1961–1962, 1962–1963; Menteri Keuangan 1972–1975; dan Menteri Agribudaya dan Kehutanan 1976–1977 dan 1977–1979.[3]