ดร.ยุพา ลงรับสมัครเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรครั้งแรก เมื่อ พ.ศ. 2518 ในเขตกรุงเทพมหานคร แต่ได้รับเลือกตั้งในครั้งถัดมา ที่จังหวัดพิจิตร ใน พ.ศ. 2519 สังกัดพรรคพัฒนาจังหวัด และได้รับเลือกติดต่อกัน จนถึง พ.ศ. 2529 รวมทั้งสิ้น 4 สมัย [2]

ดร.ยุพา ได้รับโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งให้เป็นรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการ ในพ.ศ. 2522 ในรัฐบาลพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์[3] กระทั่งพ้นจากตำแหน่งในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2523[4]

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร

นางยุพา อุดมศักดิ์ ได้รับการเลือกตั้งเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรทั้งหมด 4 สมัย คือ

1. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2519 จังหวัดพิจิตร สังกัดพรรคพัฒนาจังหวัด
2. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2522 จังหวัดพิจิตร สังกัดพรรคกิจสังคม
3. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2526 จังหวัดพิจิตร สังกัดพรรคชาติไทย
4. การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2529 จังหวัดพิจิตร สังกัดพรรคชาติไทย

ระหว่างทำงานด้านการเมือง ได้เป็นประธานคณะกรรมาธิการการศึกษา ประธานคณะกรรมาธิการสังคมและวัฒนธรรม คณะกรรมการบริหารหน่วยสหภาพสมาชิกรัฐสภาเอเชียและแปซิฟิค (APPU) ประธานคณะกรรมการปีเด็กสากลแห่งชาติ ฯลฯ

ในช่วงปี 2519 หลังมีการปฏิวัติ ได้ไปเป็นที่ปรึกษาโครงการพัฒนาสตรี ให้กับองค์การยูนิเซฟประจำประเทศไทย โดยได้ผลักดันให้เกิดแผนพัฒนาสตรี เด็ก และเยาวชน ในแผนพัฒนาเศรษฐกิจแห่งชาติเป็นครั้งแรก โดยมีความช่วยเหลือทางการเงินจากองค์การยูนิเซฟ เพื่อทำการศึกษา และสำรวจข้อมูลปัญหาสตรี เด็ก และเยาวชนในประเทศไทย

หลังยุติบทบาททางการเมืองในปี 2531 ได้ดำเนินการประกอบธุรกิจส่วนตัว เป็นประธานและผู้ร่วมก่อตั้งมูลนิธิร่วมพัฒนาพิจิตร (2541-ปัจจุบัน) และเป็นผู้ตั้งกองทุนการศึกษา 'คุณแม่ทองดี พัฒนรัฐ' ณ โรงเรียนพิจิตรพิทยาคม (2530-ปัจจุบัน) จนกระทั่งในช่วงที่มีการจัดทำร่างรัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พ.ศ. 2540 ได้รับความไว้วางใจจากสภาผู้แทนราษฎรและวุฒิสภาอย่างท่วมท้นให้เป็น สสร. ด้วยคะแนนเป็นที่ 1 ในจำนวน สสร. 99 คนของประเทศ โดยต่อมาดร.ยุพาได้รับเลือกให้เป็นรองประธานสภาร่างรัฐธรรมนูญคนที่สอง