Bonomi fue elegido como diputado en las filas socialistas, pero es expulsado del partido en el 1912, por su apoyo a la guerra de Libia.

Apoyó el gobierno liderado por Luigi Facta y en 1924 fue candidato como diputado, aunque fue por el candidato de la Lista Nacional (Lista Nazionale o Listone Mussolini en italiano).

Fue obligado a dimitir el 26 de abril del 1945 debido a las discrepancias entre los partidos del CLNAI (Comitato di Liberazione Nazionale) En el 1947 participó en las conferencias por la paz en cualidad de representante del gobierno italiano.

Al año siguiente fue elegido senador en las filas del Partido Socialista Democrático Italiano y poco antes de morir elegido presidente del Senado italiano.

Fue presidente del Partido Socialista Democrático Italiano hasta su muerte.