Lööf liittyi keskustapuolueen jäseneksi vuonna 2001 ja toimi vuosina 2004–2007 puolueen nuorisojärjestön varapuheenjohtajana. Hänet valittiin Ruotsin valtiopäiville ensimmäisen kerran syyskuun 2006 vaaleissa Jönköpingin läänin vaalipiiristä ja oli tuolloin, 23-vuotiaana, niiden nuorin jäsen. Lööf oli ensimmäisellä valtiopäiväkaudellaan jäsenenä perustuslakivaliokunnassa ja tultuaan valituksi jatkokaudelle syyskuun 2010 vaaleissa, hänestä tuli valtiovarainvaliokunnan jäsen. Hän toimi vuosina 2009–2011 myös puolueensa valtiopäiväryhmän varapuheenjohtajana.