กนกวรรณ เริ่มสนใจการเมืองจากการที่ได้ช่วยพ่อแม่หาเสียงมาตลอด จนกระทั่งปี 2543 ได้ลงสมัครและได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาองค์การบริหารส่วนจังหวัดปราจีนบุรี เขตอำเภอกบินทร์บุรี ต่อมาในปี พ.ศ. 2547 กนกวรรณได้รับตำแหน่งรองนายกองค์การบริหารส่วนจังหวัดปราจีนบุรี

ในปี พ.ศ. 2548 ได้ลงสมัครเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดปราจีนบุรี เขต 1 สังกัดพรรคไทยรักไทย และได้รับเลือกตั้งเป็นครั้งแรกในการเลือกตั้งครั้งนั้น ต่อมาในปี พ.ศ. 2549 ได้รับเลือกตั้ง แต่การเลือกตั้งเป็นโมฆะ

ในระหว่างปี พ.ศ. 2550 - 2560 กนกวรรณเป็นอาจารย์พิเศษ วิชาการเมืองการปกครองไทย (Thai Politics Government) คณะมนุษยศาสตร์ มหาวิทยาลัยรามคำแหง

จนกระทั่งและในปี พ.ศ. 2562 ได้เข้าร่วมงานการเมืองกับพรรคภูมิใจไทย และได้รับแต่งตั้งเป็นรองเลขาธิการพรรคภูมิใจไทย[5] รวมทั้งได้ลงสมัครเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 16 สังกัดพรรคภูมิใจไทย ซึ่งในรอบแรกไม่ได้รับเลือกตั้ง เนื่องจากพรรคได้ สส. บัญชีรายชือ่เพียง 14 ที่นั่ง ต่อมาได้ดำรงตำแหน่งเป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการในคณะรัฐมนตรีไทย คณะที่ 62[1] จนกระทั่งในกลางปี พ.ศ. 2563 ได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อแทนนางนาที รัชกิจประการ เนื่องจากนางนาที ถูกศาลฎีกามีคำพิพากษาชั้นวินิจฉัยอุทธรณ์ จนพ้นจากตำแหน่งตาม มาตรา 101 (13) ของรัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พ.ศ. 2560[6]แต่ต่อมาได้ลาออกจากสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร เพื่อเปิดทางให้สุชาติ โชคชัยวัฒนากรได้เลื่อนขึ้นมาเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อต่อจากตน[7]

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

นางกนกวรรณ วิลาวัลย์ (ศรีจันทร์งาม) ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรมาแล้ว 2 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2548 จังหวัดปราจีนบุรี สังกัดพรรคไทยรักไทย
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 แบบบัญชีรายชื่อ (เลื่อนแทน) สังกัดพรรคภูมิใจไทย[8]

ในวันที่ 29 กันยายน พ.ศ. 2563 ได้นำทีมเลขาธิการคุรุสภา พร้อมกับเจ้าหน้าที่ตำรวจ ,ทหารเข้าตรวจสอบโรงเรียนสารสาสน์วิเทศราชพฤกษ์ จังหวัดนนทบุรี พร้อมสร้างความมั่นใจให้กับผู้ปกครองว่าจะได้รับความยุติธรรม หลังปรากฏคลิปพี่เลี้ยงใช้ความรุนแรงกับเด็กนักเรียนในโรงเรียนสไตล์การแถลงข่าวของ “ดร.กนกวรรณ” รมช.ศธ ที่ดุดัน เช่นตอนที่ยืนยันว่าจะร้องทุกข์กล่าวโทษผู้บริหารโรงเรียนและครู โดยย้ำว่าไม่มีมวยล้ม รวมถึงตอนมอบหมายให้เจ้าหน้าที่ไปตรวจสอบเอกสารในโรงเรียน และตอนทวงถามเอกสารการแต่งตั้งคณะทำงานจากตัวแทนโรงเรียน เรียกเสียงปรบมือด้วยความถูกอกถูกใจจากบรรดาผู้ปกครอง ที่มารอฟังความชัดเจน