ธิดารัตน์เริ่มต้นเส้นทางการเมืองกับพรรคเพื่อไทย โดยดำรงตำแหน่งรองโฆษก และลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อของพรรคเพื่อไทย ในการเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562[3] ต่อมาได้ดำรงเลขานุการประจำคณะกรรมาธิการการต่างประเทศ ชุดที่ 25 ของสภาผู้แทนราษฎร

จากนั้นได้ย้ายมาร่วมงานกับพรรคไทยสร้างไทย เริ่มต้นจากตำแหน่งผู้อำนวยการ ศูนย์นโยบาย และได้รับเลือกจากสมาชิกในการประชุมใหญ่วิสามัญครั้งที่ 1 ประจำปี พ.ศ. 2565 ของพรรคไทยสร้างไทย ให้ดำรงตำแหน่งโฆษกพรรค[4]

ธิดารัตน์สนใจนโยบายการต่างประเทศ ด้านการศึกษา และสิทธิสตรี[5]