Carlo Donat-Cattin inizia la sua militanza politica nella Democrazia cristiana già nel periodo resistenziale; dedicherà poi tutta la sua vita al partito.
Esponente del movimento giovanile del partito, fece parte del comitato regionale e di quello provinciale di Torino; più volte consigliere comunale e provinciale, nel 1954 fu eletto nel Consiglio nazionale della DC e nel 1959 nella direzione del partito.
Deputato dal 1958 e senatore dal 1979, fu vicesegretario della Dc tra il 1978 e il 1980.
Nel partito rappresentò la sinistra sociale, legata alla storia sociale e sindacale del movimento cattolico rilanciata soprattutto da Pastore nei primi anni ‘50 con un gruppo di sindacalisti Dc che danno vita alla corrente “Forze sociali”, quindi “Rinnovamento” e infine, dal 1964, “Forze nuove”, di cui Donat-Cattin fu leader.