Tras dejar la Cámara de Diputados, se presentó como senador por la Región del Biobío, resultando electo para el periodo 1998-2006.

En 1966 hizo un posgrado en Ciencias Políticas, durante dos años, en el Instituto Latinoamericano de Doctrina y Estudios Sociales (Ilades, actual Universidad Alberto Hurtado).

[2]​ Con María Teresa —quien fue secretaria ejecutiva del desaparecido Consejo Nacional para el Control de Estupefacientes (CONACE)— tiene tres hijas: Manuela Viera-Gallo, artista plástica; María José Viera-Gallo, escritora; y Teresa Viera-Gallo, artista audiovisual que estuvo casada con el conocido actor, comediante y dibujante Rodrigo Salinas.

Pese a sus diferencias políticas, sus cuñados Herman Chadwick Piñera y María Larraín Herrera, alias «la Manene», lo llevaron disfrazado al departamento de otro sacerdote en los suburbios al sur de Santiago.

Eligieron irse a Italia, ya que José Antonio conocía Europa.

Posteriormente, se dedicó a hacer consultorías en organismos internacionales como la FAO, la Unesco y el Consejo Mundial de Iglesias (CMI).

En las elecciones internas del Partido Socialista para definir en 2004 el candidato a senador por esa circunscripción fue derrotado por el entonces diputado Alejandro Navarro Brain, quien, luego de ganar las parlamentarias al año siguiente, ocupó su escaño.

Bachelet lo designó miembro del Tribunal Constitucional, por lo que tuvo que renunciar temporalmente a su militancia en el Partido Socialista partir del 11 de marzo de ese año.