V roce 1976 byl Hatch poprvé zvolen do Senátu Spojených států amerických, když porazil demokrata Franka Mosse, který byl ve funkci již tři volební období. Hatch mimo jiné kritizoval Mossovo osmnáctileté působení v Senátu slovy: "Jak se říká senátorovi, který slouží ve funkci 18 let? Říkáte mu "doma"." Hatch tvrdil, že mnoho senátorů, včetně Mosse, ztratilo kontakt s lidmi, kteří je volili. Hatch sám je v úřadu již 40 let.
V roce 1995 stál Hatch v čele senátního protiteroristického zákona, který byl do značné míry reakcí na bombový útok v Oklahomě. Jako vysoce postavený člen senátního výboru pro zpravodajské služby se Hatch rovněž podílel na prodloužení platnosti zákona o dohledu nad zahraničními zpravodajskými službami v roce 2008. Řekl: "Tento dvoustranický návrh zákona pomůže porazit terorismus a udržet Ameriku v bezpečí. Ne, tento zákon není dokonalý, ale zajišťuje, aby zvýšená expanze soudnictví do oblasti shromažďování informací o zahraničních zpravodajských službách zbytečně nebrzdila naši zpravodajskou komunitu."
Hatch je dlouholetým zastáncem změny ústavy Spojených států, která by vyžadovala, aby celkové výdaje federální vlády za každý fiskální rok nepřesáhly celkové příjmy. Navrhl zákon DREAM Act, který by umožnil získat občanství dětem přistěhovalců bez dokladů, kteří byli dětmi, když jejich rodiče přišli do Spojených států.
Senátor Hatch byl jedním ze spoluautorů zákona o obnovení 10. dodatku (S. 4020 111. Kongres), který by posílil práva států podle 10. dodatku. Návrh zákona by zajistil zvláštní postavení státních úředníků při napadání navrhovaných nařízení.
V roce 2018 Hatch oznámil, že po sedmi funkčních obdobích v Senátu odchází do důchodu.