Nel dicembre dello stesso anno Letterman si congeda dall'esercito per dedicarsi inizialmente alla professione di geologo nell’emergente campo degli idrocarburi a San Francisco e, successivamente, dal 1867 al 1871, alla carriera politica nel partito democratico in California, rivestendo dapprima il ruolo di coroner, cui si aggiunse il ruolo di medico Generale della Milizia Californiana, dove si dedica alle condizioni di salute degli immigrati che in quel periodo si insediavano a San Francisco, con particolare riguardo alla comunità cinese.