ในพ.ศ. 2518 พลเอก ทวิช เสนีย์วงศ์ ณ อยุธยา ได้รับการแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหมในรัฐบาลหม่อมราชวงศ์เสนีย์ ปราโมช[5] แต่ยังมิได้เริ่มปฏิบัติงาน เนื่องจากไม่ได้รับความไว้วางใจจากสภาในการแถลงนโยบาย[6] ต่อมาในพ.ศ. 2519 ก็ได้รับการแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงกลาโหมในรัฐบาลหม่อมราชวงศ์เสนีย์ ปราโมช[7] ก่อนที่จะดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหมเป็นครั้งที่ 2 เมื่อวันที่ 28 เมษายน พ.ศ. 2519 สืบแทน พลเอก กฤษณ์ สีวะรา ซึ่งถึงแก่อนิจกรรรมอย่างกระทันหัน[8] นอกนากนี้พลเอก ทวิช เสนีย์วงศ์ ณ อยุธยา ยังเคยได้รับการแต่งตั้งเป็นสมาชิกวุฒิสภาในวุฒิสภาไทย ชุดที่ 3[9]และวุฒิสภาไทย ชุดที่ 4[10]