Po II wojnie światowej był członkiem Komisji Powojennej Polityki Militarnej oraz Połączonej Komisji ds. Energii Atomowej Kongresu. W 1948 po raz drugi postanowił kandydować do Senatu. W kampanii wyborczej deklarował poparcie dla ONZ, rozbudowę militarną i zwiększenie środków na rozwój gospodarczy Teksasu. Jego rywalem o nominację Partii Demokratycznej był . W prawyborach różnica głosów pomiędzy oboma kandydatami wyniosła 87 głosów na korzyść Johnsona, co spowodowało, że jego rywal zaskarżył wynik do sądu. Ostatecznie uznano jednak zwycięstwo Johnsona, który we właściwych wyborach łatwo pokonał rywala z Partii Republikańskiej. Na początku 1949 objął mandat senatora, który sprawował do roku 1961. Jako senator został członkiem Komisji Sił Zbrojnych, krytykował zbyt łagodną politykę Trumana, popierał udział w konflikcie koreańskim i zimną wojnę. W 1953 został liderem mniejszości demokratów doskonaląc swoje znane później umiejętności legislacyjne i zdolności osobistej perswazji, a gdy rok później zdobyli oni większość w izbie wyższej – mianowano go liderem większości. W 1957 i 1960 roku uzyskał poparcie dla ustaw o prawach obywatelskich.