Guteland ble innvalgt til Europaparlamentet i mai 2014. I mandatperioden 2014–2019 var hun den eneste svenske representanten i Europaparlamentets komité for miljø, folkehelse og mattrygghet, og vararepresentant i komitéen for rettslige spørsmål. Hun var leder i Europaparlamentets interessegruppe for Vest-Sahara. Hun var en av hovedforhandlerne under revideringen av EUs utslippshandelssystem (EU-ETS).