Ved parlamentsvalget i Moldova i 2021 ble Gavrilița innvalgt for det liberalistiske sentrum-høyrepartiet Partiet for aksjon og solidaritet (PAS). Ved valget fikk det liberale og pro-europeiske Partidul Acțiune și Solidaritate (PAS) rent flertall med 63 av 101 seter i parlamentet. Både Maia Sandu og Natalia Gavrilita tilhører dette partiet, og Gavrilita ble valgt til statsminister etter at hun også fikk sete i parlamentet. Utnevnelsen til statsminister skjedde 6. august 2021.