Olsen starta si politiske karriere som kommunepolitikar i Kristiansund. Han blei innvald i bystyret første gong i 1913 og hadde bystyre- og formannskapsverv fram til 1951. Han var ordførar i byen mellom 1934-1940 og 1945-1947. I 1934 blei han første gong vald inn på Stortinget. Han blei først vald inn som representant for kjøpstadane i Møre og Romsdal, frå 1954 blei han vald inn frå Møre og Romsdal fylke. Han gjekk ut av Stortinget etter valet i 1961. Som stortingspolitikar var han blant anna formann i Kommunalkomiteen 1945-1948.
Olsen var saksordførar då Stortinget handsama opprettinga av Kommunal- og arbeidsdepartementet, men var ikkje opphavleg ein av kandidatane då Einar Gerhardsen skulle finne den første til stillinga. Det var først då Ulrik Olsen sjølv gav uttrykk for at han kunne tenke seg jobben, at Gerhardsen og personane statsministeren rådførte seg med, fann ut at Olsen burde få tilbodet.[1]