Zdobywszy rozgłos i uznanie Fulbright wystartował w prawyborach demokratycznych, pokonując urzędującą senator Hattie Caraway. Wybory właściwe wygrał z łatwością, co było o tyle łatwe, że w owym czasie właściwymi wyborami na Głębokim Południu były prawybory sprawującej tam przez wiele lat absolutną dominację Partii Demokratycznej.
Senator Stanów Zjednoczonych Jego pierwsza kadencja rozpoczęła się 3 stycznia 1945. W Senacie zasiadał równe trzydzieści lat (do stycznia 1975). Mimo tak długiego stażu cały czas był młodszym senatorem (Junior Senator), gdyż obok niego Arkansas reprezentował John Little McClellan, którego kadencja trwała od 1943 do 1977.
Niedługo po wyborach kongresowych w 1946, w których republikanie po raz pierwszy od 1932 uzyskali przewagą w obu izbach Kongresu, świeżo upieczony senator Fulbright zwrócił na siebie uwagę, wzywając prezydenta Trumana do dobrowolnego ustąpienia ze stanowiska, z powodu jego niepopularności, braku własnego mandatu (prezydentem został po śmierci Franklina D. Roosevelta, ponieważ piastował urząd wiceprezydenta), oraz szkód, jakie właśnie przez to poniosła właśnie partia. Mimo to Truman został potem wybrany na własną kadencję w 1949 roku. W tym samym roku demokraci ponownie opanowali Kongres.