Elu aux élections sénatoriales du 20 octobre 1935, René Coty quitte le Palais-Bourbon pour le Palais du Luxembourg le 31 janvier 1936. Il se sent immédiatement plus à l'aise dans son nouveau mandat. Il apprécie l'ambiance feutrée du Sénat, qui permet aux parlementaires de prendre de la hauteur et le temps de penser.
Inscrit au groupe de l'Union républicaine, René Coty entre aux commissions de la marine, de l'Algérie et du commerce, auxquelles il appartiendra jusqu'en 1940. Au cours de l'année 1936, il dépose une proposition de loi sur l'indemnité de plus-value au fermier sortant et défend un amendement sur un texte concernant les conventions collectives du travail.
En 1937, il devient membre de la commission de la comptabilité et dépose un amendement sur un projet de loi relatif au règlement du prix de vente des fonds de commerce.
L'année suivante, il intervient à la tribune sur la situation des concierges et dépose une proposition de loi sur les baux à ferme. Il défend aussi des amendements sur les textes concernant, d'une part, les procédures de conciliation et d'arbitrage et, d'autre part, les conventions collectives dans l'agriculture.
En 1939, son attention est retenue par un projet de loi sur les régimes matrimoniaux et par la loi de finances pour l'exercice 1940. Pour la deuxième fois, René Coty est membre de la commission de la comptabilité. Il dépose aussi une proposition de résolution tendant à rendre effectif le contrôle du Parlement sur les émissions politiques radiodiffusées.
En 1940, la guerre étant déclarée, le sénateur de la Seine-Inférieure prend la parole sur des sujets en relation directe avec l'actualité. Il intervient à la tribune à propos de l'utilisation rationnelle et équitable des mobilisés. Il dépose un rapport, fait au nom de la commission du Règlement du Sénat, sur l'exercice du mandat des sénateurs mobilisés. Enfin, il est admis à la prestigieuse commission des finances de la Haute Assemblée.