Nach der Bundestagswahl 2005 zog Sevim Dağdelen erstmals in den Bundestag ein. Sie kandidierte 2005 direkt im Wahlkreis Krefeld II – Wesel II sowie 2009, 2013 und 2017 im Wahlkreis Bochum I und zog jedes Mal über die Landesliste Nordrhein-Westfalen der Partei Die Linke (bis 2007 Linkspartei.PDS) in den Bundestag ein. Im 19. Deutschen Bundestag ist Dağdelen Obfrau im Auswärtigen Ausschuss. Zudem gehört sie als stellvertretendes Mitglied dem Ausschuss für Inneres und Heimat, dem Ausschuss für Energie und Wirtschaft, sowie dem Verteidigungsausschuss an.