Folkpartiet uppgick år 1900 i liberala samlingspartiet, där Lindhagen snart blev en ledande företrädare för vänsterfalangen. De gick emot partiledningen och statsministerKarl Staaff i flera viktiga frågor under Staaffs första regeringsperiod.
Carl Lindhagen lämnade 1907 liberalerna och betecknade sig som vänstervilde, innan han efter lång tvekan 1909 gick med i Socialdemokraterna. Även i sitt nya parti blev han obekväm för partiledningen och kom att tillhöra detta partis vänsterfalang.[källa behövs] Han medverkade 1912 till att bilda Socialdemokratiska vänsterföreningen inom partiet.[4]
I början av 1918 deltog han i en resa till Petrograd, den unga ryska republikens huvudstad, tillsammans Zeth Höglund, Karl Kilbom och bankdirektör Olof Aschberg. Denna resa har han skildrat i boken I revolutionsland (1918).
År 1919 blev Carl Lindhagen ledamot av första kammaren för Västernorrlands län och förblev ledamot fram till 1940. Under åren 1903–1909 och 1910–1942 var han dessutom ledamot av Stockholmskommunfullmäktige. Han kallades för "riksdagens främste arbetsgivare" med hela 1 011 egna motioner.[8] Med sina 20 motioner om reformer för samerna, förändrades de svenska samernas historia, t ex gavs medel till de svenska samernas första landsmöte i februari 1918 i Östersund. [9]
I riksdagens första kammare samarbetade Lindhagen ofta och gärna med första kammarens första kvinnliga riksdagsledamot: Kerstin Hesselgren. Framför allt när det kom till jämställdhetsfrågor och om behörighetslagens innehåll[10].
Politisk inriktning
Carl Lindhagen var särskilt engagerad i frågor som rörde jordbruk, kvinnors rättigheter, fred och internationella relationer.[11]
Liksom systern Anna var Carl Lindhagen starkt engagerad i frågan om kvinnans politiska rösträtt. Han arbetade också mot diskriminering av kvinnor i arbetslivet. Han inledde sin politiska karriär i Föreningen för gift kvinnas äganderätt, där han var styrelseledamot åren 1891–1896. 1902 motionerade han för kvinnors rösträtt, vilket renderade kritik både från höger och vänster.[12][13]
I freds- och försvarsfrågor intog Lindhagen en antimilitaristisk ståndpunkt. Han engagerade sig också för utökat internationellt samarbete och förespråkade bland annat införande av internationell rättskipning och ett internationellt hjälpspråk.[källa behövs] Han var högst aktiv i tillskapandet av Nationernas Förbund.
Han var också en mycket engagerad republikan och motionerade flera gånger om att avskaffa monarkin. Vid arbetartåget, som 1914 demonstrerade till stöd för den dåvarande regeringen Staaff som ett svar på bondetåget och kung Gustaf V:s agerande under borggårdskrisen, var Lindhagen en av dem som utropade "Leve republiken!" Han blev då observerad av en poliskonstapel och dömdes till 100 kronor i böter för förargelseväckande beteende. Böterna betalades genom en landsomfattande ettöresinsamling. Han motionerade också om införandet av republik både 1912 och 1914.[källa behövs]
Lindhagen var en självständig och egensinnig politiker som beskrev sin ideologi som "humanism". Han var influerad av österländsk filosofi, särskilt konfucianismen. Han ansåg att socialismen var alltför ensidigt materialistisk och behövde tillföras "andliga värden". Genom sitt engagemang för landsbygden och kritik mot industrialiseringen var han en föregångare till senare tiders miljörörelser.[källa behövs]
Carl Lindhagen stödde idén om baltoskandiskt samarbete och var Litauenvän. Även Polen ville han ha med för att ge samarbetet större tyngd, men han ansåg att Polen borde lämna Vilniusområdet till Litauen (motion 201 i första kammaren 1933).[källa behövs]