McSally palveli Yhdysvaltain ilmavoimissa 1988–2010.[1] Eläköitymisensä aikana hänen sotilasarvonsa oli eversti. McSally on yksi Yhdysvaltain ilmavoimien historian korkea-arvoisimmista naislentäjistä. Hän oli ensimmäinen yhdysvaltalainen nainen, joka lensi taistelulentoja vuoden 1991 jälkeen, jolloin naisille annettiin lupa toimia taistelulentäjinä. Operaatio Southern Watchin aikana McSally lensi Fairchild Republic A-10 Thunderbolt II -maataistelukonettaIrakin ja Kuwaitin yllä. Hän toimi myös 354. hävittäjälaivueen komentajana. Hän haastoi vuonna 2001 Yhdysvaltain puolustusministeriön oikeuteen, koska yhdysvaltalaiset ja brittiläiset naissotilaat joutuivat käyttämään islamilaista abaya -vaatetusta sotilastukikohtien ulkopuolella Saudi-Arabiassa. Maaliskuussa 2019 hän kertoi, että ylempi sotilashenkilö raiskasi hänet palvelusaikana Yhdysvaltain ilmavoimissa.[2]
McSally oli republikaanien ehdokas Arizonan 2018 senaatin välivaaleissa, joissa hän hävisi demokraattien Kyrsten Sinemalle. Senaattori Jon Kyl erosi tehtävistään joulukuussa 2018 ja kuvernööri Doug Ducey nimitti McSallyn korvaamaan hänet.[3] Sinema ja McSally aloittivat tehtävänsä senaatissa tammikuussa 2019.[4]
McSally oli ehdolla jatkokaudelle senaattiin vuoden 2020 vaaleissa, mutta hävisi demokraattien Mark Kellylle.[5]