Claiborne Pell est issu d'une famille fortunée et investie en politique: cinq de ses ancêtres, dont son père, ont été élus au Congrès des États-Unis[1].
En 1960, Pell se présente au Sénat des États-Unis à Rhode Island. Durant la primaire démocrate, il bat deux anciens gouverneurs de l'État[3]. Il est ensuite élu sénateur. Il est réélu en 1966, 1972, 1978, 1984 et 1990[2] avec en moyenne 64% des suffrages[1].
Dans les années 1960, il est l'auteur du texte créant le National Endowment for the Arts et le National Endowment for the Humanities, des mécanismes de subventions fédérales dans le domaine des arts et des sciences humaines[1]. Il est principalement connu pour être à l'origine du Basic Educational Opportunity Grant de 1972, un programme de bourses pour les étudiants défavorisés et des classes moyennes[1]. Sous son impulsion, l'aide financière est versée aux étudiants et non aux universités, sur le modèle du programme pour les vétérans[4]. Le programme est renommé Pell Grant en 1980[1].
En matière de politique étrangère, il s'est montré très critique sur la guerre du Viêtnam—après avoir voté pour l'intervention des États-Unis en 1964— et s'est opposé aux interventions américaines en Amérique du Sud et dans les Balkans. Il s'est prononcé pour la fin de l'embargo sur Cuba ainsi que pour la réduction des arsenaux nucléaires[1].
