1999 folgte Kerstin Krieglstein einem Ruf an eine Professur für Anatomie an die Universität des Saarlandes. 2001 wechselte sie auf eine Professur für Neuroanatomie und wurde Direktorin des Instituts für Neuroanatomie der Universitätsmedizin Göttingen. 2007 folgte sie einem Ruf auf eine Professur für Anatomie an die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg; 2009 wurde sie Direktorin der Abteilung für Molekulare Embryologie. 2010 wurde sie Prodekanin für Struktur, Forschung und Entwicklung der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg. Seit 2011 ist sie zudem Kommissarische Leiterin der Abteilung für Neuroanatomie. Von 2014 bis 2018 war sie Dekanin der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg.
Am 27. Mai 2020 wurde sie als erste Frau in der Geschichte der Universität zur Rektorin der Universität Freiburg gewählt. Zum 1. Oktober 2020 trat sie die Stelle an.[3][4][1] Seit Dezember 2020 ist sie Vizepräsidentin für Forschung, wissenschaftlichen Nachwuchs, Hochschulmedizin und Gesundheitswissenschaften der Hochschulrektorenkonferenz.[5]
Sie nahm für die CDU-Fraktion Baden-Württemberg an der 17. Bundesversammlung am 13. Februar 2022 teil.[6]