Była bezpartyjna. W wyborach samorządowych w 2010 kandydowała z ramienia lokalnego ugrupowania Porozumienie dla Rudy Śląskiej na stanowisko prezydenta tego miasta. W pierwszej turze z 21 listopada zajęła drugie miejsce za urzędującym prezydentem Andrzejem Stanią (z PO) z wynikiem 30,89%, przechodząc do drugiej tury, którą wygrała 5 grudnia, uzyskując 16 920 głosów (tj. 50,45% poparcia). W 2014 Grażyna Dziedzic z powodzeniem ubiegała się o reelekcję, otrzymując 58,20% głosów w drugiej turze i wygrywając z Aleksandrą Skowronek (z PO).
W wyborach samorządowych w 2018 kandydowała na kolejną kadencję. W pierwszej turze zdobyła poparcie na poziomie 40,98% (20 010 głosów), przechodząc do drugiej tury z Markiem Wesołym z PiS, którego poparło 25,95% głosujących. W drugiej turze Grażyna Dziedzic wygrała ze swoim konkurentem, otrzymując poparcie na poziomie 61,77% (25 177 głosów). W tym samym roku została wybrana do zarządu Związku Gmin i Powiatów Subregionu Centralnego Województwa Śląskiego. Powoływana również w skład zarządu Śląskiego Związku Gmin i Powiatów.