W 2015 wstąpiła do Partii Razem (przemianowanej w 2019 na Lewica Razem); zasiadła w radzie okręgu warszawskiego. W wyborach samorządowych 2018 kandydowała do rady dzielnicy Praga-Północ z listy KWW Jana Śpiewaka – Wygra Warszawa (uzyskała wówczas 147 głosów). W wyborach do Parlamentu Europejskiego w 2019 kandydowała z ramienia koalicji Lewica Razem w okręgu nr 4, otrzymując 616 głosów i nie zdobywając mandatu. W wyborach w 2019 uzyskała mandat poselski, startując z listy Sojuszu Lewicy Demokratycznej w okręgu warszawskim i otrzymując 19 501 głosów. Została członkinią sejmowej Komisji Polityki Społecznej i Rodziny oraz wiceprzewodniczącą klubu parlamentarnego Lewicy. W listopadzie 2022 Magdalena Biejat i Adrian Zandberg zostali współprzewodniczącymi Lewicy Razem.
W wyborach w 2023 została kandydatką Nowej Lewicy do Senatu (z poparciem innych ugrupowań w ramach paktu senackiego) w okręgu nr 45. Uzyskała mandat senatora XI kadencji, otrzymując 204 934 głosy. 13 listopada 2023 została wybrana na stanowisko wicemarszałka Senatu. W lutym 2024 ogłoszono jej start na prezydenta Warszawy w wyborach samorządowych w tym samym roku. Uzyskała poparcie ze strony Nowej Lewicy, Lewicy Razem, Polskiej Partii Socjalistycznej, Unii Pracy oraz stowarzyszenia Miasto Jest Nasze.