Hun ble innvalgt på Stortinget fra Akershus i 1985 og ble utnevnt til fylkesmann i Rogaland i 1991 (hun tiltrådte i 1993). I oktober 2007 ble Tora Aasland forskningsminister i Jens Stoltenbergs andre regjering. Aasland tok én av de to nyopprettede statsrådsposter i Kunnskapsdepartementet, etter at kunnskapsminister Øystein Djupedal måtte gå av. Aasland gikk av som statsråd for forskning og høyere utdanning i mars 2012. Hennes ansvarsområde var departementets universitets- og høgskolesaker, forskningssaker, studiefinansieringssaker og fagskoleutdanningssaker.