2015 folgte er dem Ruf als Erster Stadtrat und Vertreter des Wunstorfer Bürgermeisters mit der Option, die Aufgaben des absehbar in den Ruhestand gehenden Amtsinhabers zukünftig zu übernehmen. Zugleich wurde ihm zunächst die Leitung eines Referats mit den Bereichen Soziales, Bildung und Ordnung übertragen. Parallel dazu war Piellusch Vorstand des Wunstorfer Kulturrings und der Musikschule Wunstorf.[1]
Bei den Kommunalwahlen in Niedersachsen 2021 wurde Carsten Piellusch zum Bürgermeister Wunstorfs gewählt; ein Amt, das er am 1. November 2021 antrat. Zu seinen wichtigsten Aufgaben zählt er - neben Klimaschutz und Verkehrspolitik - insbesondere Soziales und Digitalisierung.[2] Hierfür wurde nach seinem Amtsantritt ein punktuell vergrößerter Mitarbeiterstab insbesondere für die Bereiche Hochbau und Informationstechnik (IT) eingestellt. Zudem kündigte Piellusch eine verstärkte Zusammenarbeit mit benachbarten Kommunen an.[1]