ตั้วได้มีบทบาทในทางการเมืองไทยเป็นอย่างยิ่ง โดยเข้าร่วมกับคณะราษฎรก่อการเปลี่ยนแปลงการปกครองจากระบอบสมบูรณาญาสิทธิราชเป็นระบบประชาธิปไตยในวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2475 โดยเข้าร่วมประชุมก่อตั้งคณะราษฎรขึ้นเป็นครั้งแรก ณ กรุงปารีส โดยเป็นสมาชิกฝ่ายพลเรือน ซึ่งเห็นได้ถึงความปรารถนาของคณะราษฎรในการส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยเช้าของวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2475 ตั้วได้ร่วมเดินทางสู่จุดนัดหมายที่บางซื่อ

ภายหลังก่อการการเปลี่ยนแปลงการปกครองแล้วนั้น ตั้วได้รับแต่งตั้งเป็นกรรมการราษฎร (เทียบเท่ารัฐมนตรีในปัจจุบัน) ของคณะรัฐมนตรีชุดแรกในระบอบประชาธิปไตย ภายหลังการพระราชทานรัฐธรรมนูญฉบับถาวร ตั้วได้รับการโปรดเกล้าฯ ให้ดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีในคณะรัฐบาลชุดพระยามโนปกรณ์นิติธาดา และได้ออกจากตำแหน่งเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงรัฐบาลในต้นเดือนเมษายน พ.ศ. 2476 ส่วนด้านนิติบัญญัติตั้วก็ได้ดำรงตำแหน่งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไปพร้อมกัน

ตั้วได้แสดงความเห็นด้านการเมืองต่อวิทยาศาสตร์ในบันทึกในเรื่อง "วิทยาศาสตร์กับการเมือง" ว่า "ตลอดเวลาประชุมสมัยของสภาผู้แทนราษฎร...เกือบไม่มีใครเลยที่ให้ความสนใจสำคัญของวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นรากฐานแห่งการก้าวหน้าของประชาชาติ..."[5]

จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2481 ตั้วได้รับโปรดเกล้าฯ เป็นรัฐมนตรีอีกครั้งหนึ่งในสมัยรัฐบาลจอมพล ป. พิบูลสงคราม โดยเป็นรัฐมนตรีสั่งการกระทรวงเศรษฐกิจ ซึ่งปฏิบัติหน้าที่ดังกล่าวจนกระทั่งถึงแก่อนิจกรรม จอมพล ป. พิบูลสงคราม ได้กล่าวระลึกว่า "ท่านผู้นี้ทำงานเข้มแข็งแลเป็นที่วางใจได้เป็นอย่างดี พูดอย่างใด ทำอย่างนั้น งานที่ได้รับมอบจึงสำเร็จทุกอย่างและดีที่สุด..."