Su carrera política empezó en 1980, cuando postuló sin éxito como candidato a la Cámara de Diputados por la Unidad Democrática Popular, que lideraban Alfonso Barrantes y Carlos Malpica y que estaba conformada por grupos de centroizquierda e izquierda.En 1983 formó su propia agrupación política, el Movimiento Regional Nueva Amazonía.Pero luego abandonó la política por varios años, volviendo en el 2001, como candidato al Congreso por Somos Perú.Aceptó finalmente el premierato en octubre de 2013, cuando faltaban un año y dos meses para que culminara su segundo periodo como presidente regional.Luego, a pedido del nuevo presidente Martín Vizcarra, aceptó ser presidente del Consejo de Ministros de su gobierno, pese a que durante el proceso de vacancia había asegurado que no aceptaría ningún cargo ministerial en el nuevo gobierno.[12] Durante su gestión, que duró once meses, tuvo un papel importante en la coordinación con el Congreso, para encaminar las reformas judiciales, ayudado por su experiencia política y su cercanía con los líderes de las bancadas del parlamento, sus colegas.Su estilo era siempre cortés y sin grandilocuencias, al punto que hubo quienes le tildaron de ser un político gris y anodino, como ya había ocurrido durante su anterior paso por el premierato, bajo el gobierno de Humala.En las encuestas de opinión pública solía tener más baja aceptación que el presidente.Realizó en total ocho cambios de ministros, por denuncias y rotaciones.La expectativa era la revelación que haría Barata sobre la identidad de los codinomes o seudónimos que aparecían en las plantillas albergadas en los sistemas informáticos de la empresa, relacionados con pagos ilícitos sobre varias obras realizadas por la constructora brasileña en el Perú.
César Villanueva, junto al presidente Ollanta Humala, tras la ceremonia de su juramentación como presidente del Consejo de Ministros del Perú.
