เธอเริ่มสนใจทางการเมืองแบบเต็มตัวหลังศึกษาอยู่ที่มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ เธอเริ่มเคลื่อนไหวทางการเมืองตั้งแต่เธอศึกษาอยู่ชั้นปีที่ 3[5] ทั้งนี้ยังเข้าร่วมกับพรรคโดมปฏิวัติ และในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2563 เธอเป็นหนึ่งในผู้ประท้วงในการคัดค้านคำวินิจฉัยของศาลรัฐธรรมนูญในการยุบพรรคอนาคตใหม่

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2563 เธอถูกเจ้าหน้าที่รัฐจับกุมเนื่องจากฝ่าฝืนพระราชกำหนดในมาตรการสถานการณ์ฉุกเฉิน ในการระบาดทั่วของไวรัสโคโรนาในประเทศไทย พ.ศ. 2563 จากการที่เธอเข้าร่วมกิจกรรมการชุมนุมของสหภาพนิสิตนักศึกษาแห่งประเทศไทย จากกรณีการบังคับให้สูญหายซึ่งวันเฉลิม สัตย์ศักดิ์สิทธิ์[4]

ในวันที่ 10 สิงหาคม พ.ศ. 2563 เธอได้ขึ้นปราศรัยจากการชุมนุม ธรรมศาสตร์จะไม่ทน และได้ปราศรัยเกี่ยวกับ 10 ข้อเรียกร้องการปฏิรูปสถาบันพระมหากษัตริย์ไทย[6][7] เป็นสาเหตุที่ทำให้เธอถูกทางการจับกุมในภายหลัง[8] ด้วยการปราศรัยที่กล้าหาญและตรงไปตรงมาของเธอทำให้เธอถูกนำไปเปรียบว่าเหมือนอักเนส โจว นักเคลื่อนไหวชาวฮ่องกง[9] ทั้งนี้เธอได้รับการระบุว่าเป็นหนึ่งในแกนนำของการประท้วงในประเทศไทย พ.ศ. 2563[10][11]

ในวันที่ 2 ธันวาคม ปนัสยา สิทธิจิรวัฒนกุล ได้รับหมายเรียกจากตำรวจ เนื่องจาก นิติพงษ์ ห่อนาค แจ้งความฟ้องร้องไว้ก่อนหน้านี้ใน ความผิดต่อองค์พระมหากษัตริย์ไทย

ในวันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2564 ภายหลังได้รับการประกันตัวปนัสยา ติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ (SARS-CoV-2) [12]ซึ่งส่งผลให้กรมราชทัณฑ์ถูกวิพากษ์วิจารณ์เนื่องจากก่อนนหน้านี้ อานนท์ นำภา ติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ (SARS-CoV-2)