Figurant sur la liste du VVD aux élections sénatoriales de 2011, Jan Anthonie Bruijn entre à la Première Chambre le 6 novembre 2012 à la suite de la démission de Jos van Rey. Élu pour un mandat complet à l'occasion des élections sénatoriales de 2015, il devient président de la commission permanente sur la santé, le bien-être et les sports. En 2018, à la suite des élections municipales, il est nommé formateur à Rotterdam, fonction visant à rassembler une majorité au conseil municipal en vue de la formation du nouvel exécutif. Pour les élections provinciales un an plus tard, il est président de la commission chargée d'élaborer le programme du VVD en Hollande-Méridionale.