Valtersson nousi Ruotsin valtiopäiville vuonna 2002, jolloin oli ympäristöpuolue vihreiden listan kolmas nimi Tukholman läänin vaalipiirissä. Hän uusi parlamenttipaikkansa valtiopäivävaaleissa 2006, joissa oli puolueensa listan kärkinimi Tukholman läänissä, ja valtiopäivävaaleissa 2010, joissa oli puolueensa listan toisella sijalla. Hän toimi viiden vuoden ajan toisena puolueensa valtiopäiväryhmän kahdesta puheenjohtajasta, 2006–2008 Mikael Johanssonin, 2008–2010 Ulf Holmin ja 2010–2011 Mehmet Kaplanin kanssa.