Im Februar 2010 wurde sie Bezirkshauptmann-Stellvertreterin an der Bezirkshauptmannschaft Bruck an der Leitha. In der gleichen Funktion wechselte sie im März 2011 in die Bezirkshauptmannschaft Mödling. Verena Sonnleitner folgte Gerhard Schütt am 1. Dezember 2014 als Bezirkshauptmann im Bezirk Mistelbach, der in den Ruhestand ging.
Am 1. April 2018 wurde sie als Nachfolgerin von Heinz Zimper Bezirkshauptfrau vom Bezirk Baden, als Bezirkshauptfrau im Bezirk Mistelbach folgte ihr Gerlinde Draxler nach.[1][2]
Verena Sonnleitner ist seit 1996 verheiratet, hat zwei Töchter sowie einen Sohn.