Ngày 2/3/1946, tại Kỳ họp thứ nhất, Quốc hội khoá I đã quyết định bầu Ban Thường trực gồm 15 ủy viên chính thức và 3 ủy viên dự khuyết để giúp Quốc hội giải quyết mọi công việc. Nhưng do thành viên Ban Thường trực chưa có đại biểu Nam Bộ, nên ngay sau kỳ họp, Ban Thường trực đã được bổ sung thêm 4 đại biểu và đồng chí Tôn Đức Thắng được bầu bổ sung làm ủy viên chính thức Ban Thường trực Quốc hội.

Đầu năm 1946, tình hình đất nước cực kỳ khó khăn, vận mệnh Tổ quốc như “nghìn cân treo sợi tóc”. Chủ trương của Đảng lúc này là phải ra sức củng cố, tăng cường khối đại đoàn kết dân tộc làm động lực cho cuộc kháng chiến lâu dài chống thực dân Pháp xâm lược; đồng thời đẩy mạnh các hoạt động đối ngoại nhằm đề cao chính nghĩa của cuộc đấu tranh bảo vệ nền độc lập của dân tộc Việt Nam.

Do tình thế đặc biệt cấp bách về ngoại giao, nhất là sau khi Hiệp ước Pháp-Hoa được ký kết (ngày 28/2/1946), Chính phủ Việt Nam quyết định mở cuộc đàm phán với đại diện của Chính phủ Pháp, mục đích “giảng hòa với Pháp nhằm giành được giây phút nghỉ ngơi để sửa soạn cuộc chiến đấu mới…”. Thể theo đề nghị của Chính phủ, giữa tháng 4/1946, Ban Thường trực Quốc hội đã tổ chức một phái đoàn gồm 10 đại biểu do đồng chí Phạm Văn Đồng, Phó Trưởng Ban Thường trực Quốc hội dẫn đầu sang thăm Pháp. Là đại biểu đại diện cho đồng bào Nam Bộ, đồng chí Tôn Đức Thắng được Chủ tịch Hồ Chí Minh và Ban Thường vụ Trung ương Đảng cử tham gia phái đoàn với tư cách là Phó Trưởng đoàn Quốc hội.

Lần thứ hai trong đời đặt chân lên đất Pháp, đồng chí đã cùng đoàn đại biểu Quốc hội Việt Nam gặp gỡ thân mật với các chính giới để gây mối thiện cảm giữa 2 dân tộc Việt-Pháp; đồng thời làm cho số đông chính khách Pháp, nhất là nhân dân Pháp hiểu rõ cuộc đấu tranh vì độc lập của Việt Nam và mong muốn quan hệ giữa hai dân tộc Việt-Pháp được thân thiện trên nền tảng thừa nhận ý nguyện về độc lập và thống nhất của Việt Nam.

Ngày 28/10/1946, Kỳ họp thứ 2, Quốc hội khóa I khai mạc tại Nhà hát Lớn Hà Nội. Tại kỳ họp này, Quốc hội đã bàn và nhất trí tán thành đường lối, chính sách của Chính phủ do Chủ tịch Hồ Chí Minh lãnh đạo; phê chuẩn bản Tạm ước ngày 14/9 mà Chủ tịch Hồ Chí Minh đã ký với Chính phủ Pháp. Đồng chí và đoàn đại biểu Nam Bộ đã đề nghị Quốc hội và được toàn thể Quốc hội nhất trí thông qua việc suy tôn Chủ tịch Hồ Chí Minh là Người công dân số 1 của nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa, vì đã lãnh đạo nhân dân xoá bỏ xiềng xích của thực dân, phong kiến. Đồng chí đã cùng Quốc hội nhất trí thông qua Hiến pháp năm 1946, Hiến pháp đầu tiên của nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa, chính thức xác nhận các quyền làm chủ và nghĩa vụ của nhân dân.

Trong thời gian diễn ra Kỳ họp thứ 2 của Quốc hội khóa I, với tư cách là Trưởng đoàn Chủ tịch của kỳ họp và Phó Hội trưởng Hội Liên Việt, đồng chí đã đưa vấn đề nhìn nhận Đạo Cao Đài là đạo chính thức để các đại biểu thảo luận. Kết quả là các đại biểu Quốc hội đã nhất trí tán thành việc Đạo Cao Đài được tự do hoạt động như các đạo khác. Ngày 9/11/1946, tại phiên bế mạc kỳ họp, Quốc hội đã thảo luận sôi nổi về nhiệm vụ của Ban Thường trực Quốc hội và đã nhất trí thông qua danh sách Ban Thường trực Quốc hội gồm 18 vị, trong đó có tên đồng chí.

Ngày 11/11/1946, ngay sau kỳ họp, Ban Thường trực Quốc hội đã họp để bầu ra Ban Thường vụ, đồng chí Tôn Đức Thắng vinh dự được bầu làm Phó Trưởng Ban Thường trực Quốc hội.

Cuối tháng 11/1946, nguy cơ cuộc chiến tranh xâm lược của thực dân Pháp đang đến gần, theo tinh thần “Công việc khẩn cấp bây giờ” của Chủ tịch Hồ Chí Minh, Thường vụ Trung ương Đảng quyết định cử một phái đoàn của Chính phủ, Quốc hội, Mặt trận Liên Việt đi về địa phương làm công tác dân vận. Đồng chí Tôn Đức Thắng được Chủ tịch Hồ Chí Minh cử thay mặt Quốc hội đi hai tỉnh Hà Đông và Sơn Tây là địa bàn hoạt động trước mắt của Chính phủ và Trung ương. Tại đây, đồng chí đã tổ chức nói chuyện với nhân dân địa phương về tình hình nhiệm vụ trước mắt của nước nhà, về cuộc kháng chiến toàn quốc chuẩn bị xảy ra sẽ lâu dài và gian khổ. Bằng những lời lẽ chân thành và giản dị có sức thuyết phục, đồng chí đã động viên nhân dân đoàn kết chặt chẽ, sẵn sàng chiến đấu và quyết tâm chiến đấu cho đến thắng lợi cuối cùng.