Arago a aussi joué un grand rôle politique. Il remporte ses premiers mandats électifs en 1830-1831. Il fut pendant la monarchie de Juillet une des figures du parti républicain. Après la révolution de 1848, il a été ministre de la Guerre et de la Marine dans le gouvernement provisoire de la Seconde République, mis en place par Lamartine puis président de la Commission exécutive, assumant de fait durant un mois et demi une charge proche de celle de Chef de l'état. Il a contribué à ce titre à l'abolition de l'esclavage dans les colonies françaises. Il refuse par la suite de prêter à Louis-Napoléon Bonaparte le serment de fidélité exigé des fonctionnaires et préfère démissionner de son poste au Bureau des Longitudes. Le Prince-Président refuse sa démission. Après le Coup d'État de 1852 qui aboutit à la création du Second Empire, il démissionne de ses fonctions. Napoléon III demande à ce qu'il ne soit pas inquiété. Malade, souffrant de diabète et de diverses affections, Arago meurt l'année suivante. Il est inhumé au cimetière du Père-Lachaise (division 4).
La Royal Society lui décerne la médaille Copley en 1825, puis la Médaille Rumford en 1850.
Arago est un orateur redoutable, capable de défaire les plus brillants contradicteurs. Il est aussi pédagogue et grand vulgarisateur scientifique. Afin de faire connaître les travaux de l'Académie des Sciences, il crée en 1835 les Comptes-rendus de l'Académie des Sciences, qui existent toujours: avant Arago, il n'y avait pas de transcription écrite des séances de l'Académie. Il donne aussi, de 1813 à 1846, un cours public d'astronomie populaire qui remporte un immense succès.
Arago épouse le 11 septembre 1811 Lucie Carrier-Desombes, le couple aura trois fils:
Il était le beau-frère du physicien Alexis Petit (leurs femmes étaient sœurs) et de l'astronome Claude-Louis Mathieu.
Un de ses petit-fils, Pierre Jean François Arago, fils d'Emmanuel Arago, a été député des Alpes-Maritimes sous la Troisième République.
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