Tvinnereim var fra 2011 til regjeringsskiftet etter stortingsvalget i 2013 statssekretær i Kommunal- og regionaldepartementet. I 2013 ble hun innvalgt i Senterpartiets sentralstyre og i 2014 valgt til partiets andre nestleder. Fra 2020 til regjeringsdannelsen i 2021 var hun fylkesråd for klima og miljø i Viken fylke.