Hernes har også hatt en politisk og diplomatisk karriere. Hun ble i Bergen leder for universitetets likestillingskomite og foreslo kjønnskvotering. Hun har to ganger vært statssekretær for Arbeiderpartiet i Utenriksdepartementet, første gang 1988–1989, andre gang fra 1990–1993. Deretter startet hun sin diplomatiske karriere, først som spesialrådgiver for fredsbevarende operasjoner og fredsbygging i Utenriksdepartementet, etterfulgt av perioder som Norges ambassadør til Østerrike og Slovakia (1998–2003), samt Sveits og Vatikanet (2002–2004). Hun var leder for Stortingets kontrollutvalg for etterretnings-, overvåkings- og sikkerhetstjeneste 2006–2011.