Som medlem i Conservative Party of New York bestämde sig Buckley att kandidera till USA:s senat i 1968 års kongressval. Han utmanade Jacob K. Javits som var en ledande liberal republikansk senator. Trots att Buckley fick många konservativa republikanska röster kunde han inte hindra Javits omval. Två år senare utmanade han en annan liberal republikan, Charles Goodell. Goodells motstånd till Vietnamkriget hade gjort honom speciellt sårbar bland konservativa väljare. Goodell hade dessutom bara varit i senaten i två år, dit han hade utnämnts av guvernör Nelson Rockefeller efter mordet på Robert Kennedy. Buckleys seger innebar en stor skräll och det är den enda gången som Conservative Party of New York har lyckats få sin egen kandidat invald i konkurrens mot de två stora partierna. Partiet stödjer ofta republikanska kandidater, men inte i sådana val där republikanernas kandidat är liberal.
Buckley tjänstgjorde på utrikesministeriet och som chef för Radio Free Europe under Ronald Reagans första mandatperiod. Han var därefter domare i en federal appellationsdomstol.[11] Han efterträddes i appellationsdomstolen i District of Columbia av John Roberts.[12]
