Larsen ble utnevnt til politisk rådgiver for utenriksminister Jonas Gahr Støre da regjeringen Stoltenberg II overtok i 2005. 23. april 2009 ble hun utnevnt til statssekretær i samme departement etter at Raymond Johansen ble valgt til partisekretær i Arbeiderpartiet. Hun var statssekretær til Jens Stoltenbergs andre regjering måtte gå av etter valget 9. september 2013. Fra 1. januar 2015 til 1. september 2020 var hun generalsekretær i CARE Norge, en organisasjon som kjemper for fattige kvinners rettigheter.