Ved folketingsvalget i september 2011 ble Bech valgt inn med 1745 personlige stemmer. Bech satt i Næringslivs, Vekst- og Eksportutvalget, Utvalget for Utlendinger og Integrasjonspolitikk samt Forsvarsutvalget. Hun var også stedfortreder for Lars Løkke Rasmussen i det Udenrigspolitiske Nevn. Lillelund Bech forlot Folketinget i august 2013 for å jobbe som lobbyist i byrået Advice. Hennes oppgave der var å argumentere for at forsvaret skulle erstatte F-16 kampfly med det europeisk utviklede Eurofighter. Hennes plass i Folketinget ble overtatt av Jakob Engel-Schmidt.