Hun var praktikant og rådgiver for de danske sosialdemokratene i Folketinget og Europaparlamentet 2001–2005. I 2005 ble hun valgt inn i Folketinget fra Århus amtskrets, som etter strukturreformen i 2007 inngikk i Østjyllands storkrets. Hun har vært Socialdemokratiets ordfører for forskning og høyere utdannelse, matvarer og likestilling. Hun har vært medlem av Europarådets parlamentariske forsamling. Hun tilhører kretsen rundt Mette Frederiksen. Hüseyin Arac møtte som varamedlem av Folketinget i Brosbøls barselspermisjon 2010–2011. Brosbøl var miljøvernminister i Helle Thorning-Schmidts andre regjering 2014–2015. I 2017 frasa hun seg gjenvalg ved neste folketingsvalg.