ดร.ธารทอง เข้าสู่การเมืองโดยการสมัครรับเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร สังกัดพรรคชาติพัฒนา ในปี พ.ศ. 2538 และ พ.ศ. 2539 และดำรงตำแหน่งเลขานุการรัฐมนตรีว่าการกระทรวงการต่างประเทศ เลขานุการรัฐมนตรีว่าการทบวงมหาวิทยาลัย[1] นอกจากนี้ยังมีผลักดันกฎหมายสิทธิ์สตรีหลายฉบับ

ในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2544 ได้ลงสมัคร ส.ส. จังหวัดลำปาง สังกัดพรรคประชาธิปัตย์ แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง ต่อมาในปี พ.ศ. 2549 ได้ลงสมัครรับเลือกตั้งเป็นสมาชิกวุฒิสภา โดยได้รับเลือกตั้งเป็นอันดับที่ 1[2]