เมื่อจบการศึกษาปริญญาโทแล้วจึงเดินทางกลับประเทศไทย โดยประกอบอาชีพเป็นที่ปรึกษากฎหมายของบริษัทเอกชน

ขัตติยา ได้เข้าฟังการชุมนุมทางการเมืองของกลุ่มพันธมิตรประชาชนเพื่อประชาธิปไตย ที่ขณะนั้นได้ยึดทำเนียบรัฐบาลโดยการชักชวนของ อัญชะลี ไพรีรัก ซึ่งสนิทสนมครอบครัวและกับบิดาของ ขัตติยาเป็นอย่างดี โดยเข้าไปนั่งฟังจำนวน 2 ครั้ง และ อัญชะลี ไพรีรัก ได้ประกาศบนเวทีชุมนุมว่าลูกสาว เสธ.แดง เข้ามาร่วมชุมนุมกับพวกเรา ต่อมาหลังจากการเสียชีวิตของบิดา ขัตติยาตั้งใจจะสานต่อปณิธาณทางการเมืองของบิดาต่อ จึงได้เข้าร่วมงานกับพรรคขัตติยะธรรม โดยได้รับเลือกจากสมาชิกพรรคให้ดำรงตำแหน่งหัวหน้าพรรคขัตติยะธรรม

การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2554 ได้รับการติดต่อทาบทามจากพรรคเพื่อไทยให้มาร่วมงาน จึงได้ลงสมัครรับเลือกตั้งในสังกัดพรรคเพื่อไทย และได้รับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 44 และได้รับตำแหน่งกรรมาธิการการทหาร สภาผู้แทนราษฎรไทย ชุดที่ 24

การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2557 เธอได้สมัครรับเลือกตั้งในระบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคเพื่อไทย ลำดับที่ 50[1] สำหรับการเลือกตั้งครั้งนี้ไม่ผลการเลือกตั้ง โดยศาลรัฐธรรมนูญวินิจฉัยว่าไม่ชอบตามรัฐธรรมนูญไม่ถือว่าโมฆะแต่ให้ถือเสมือนว่าไม่เคยเกิดขึ้น เพราะไม่สามารถจัดการเลือกตั้งให้แล้วเสร็จภายในวันเดียวได้ตามพระราชกฤษฎีกา

การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562 เธอได้ย้ายมาร่วมงานกับ พรรคไทยรักษาชาติ[2] โดยลงสมัครรับเลือกตั้งในระบบบัญชีรายชื่อ ลำดับที่ 6