Bei der Landtagswahl in Bayern 2008 kandidierte sie im Stimmkreis Bamberg-Stadt, 2013 im Stimmkreis Bamberg-Land, 2018 wieder in Bamberg-Stadt. 2018 trat sie als oberfränkische Spitzenkandidatin der Grünen an. Bei der Wahl verteidigte sie ihren ersten Listenplatz und erreichte in ihrem Stimmkreis Bamberg-Stadt mit 21,7 Prozent der Erststimmen Platz zwei der grünen Direktkandidaten und zog in den Bayerischen Landtag ein. Die Landtagsfraktion Bündnis 90/Die Grünen ernannte sie zur baupolitischen Sprecherin. Ursula Sowa ist Mitglied im Ausschuss für Bauen, Wohnen und Verkehr. Des Weiteren ist sie stv. Vorsitzende des Anstaltsbeirates JVA Bamberg und stv. Vorsitzende des Anstaltsbeirates JVA Ebrach.