จิตรวรรณ หวังศุภกิจโกศล เคยได้รับเลือกตั้งเป็นนายกเทศมนตรีตำบลเสิงสาง อำเภอเสิงสาง จังหวัดนครราชสีมา ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2543 จนถึงปี พ.ศ. 2550 จากนั้นจึงได้เข้าสู่งานการเมืองระดับชาติ โดยได้รับเลือกตั้งในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2550 เป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดนครราชสีมาสมัยแรก ในนามพรรคเพื่อแผ่นดิน พร้อมกับ ประนอม โพธิ์คำ

ในปี พ.ศ. 2564 เธอได้เริ่มก่อตั้งพรรคการเมืองขึ้น โดยใช้ชื่อว่า "พรรคเพื่อไทรวมพลัง"[2] โดยมีพี่ชาย และหลานชายเป็นเลขาธิการพรรค และหัวหน้าพรรค จนกระทั่งในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2566 พรรคเพื่อไทรวมพลัง ได้รับเลือกตั้ง ส.ส.แบบแบ่งเขตในพื้นที่จังหวัดอุบลราชธานี 2 ที่นั่ง ท่ามกลางการกล่าวถึงพรรคดังกล่าวว่าเป็นม้ามืดในการเลือกตั้งครั้งนี้[3]