Nel 2003 è candidata alle elezioni comunali di Vicenza nei Democratici di Sinistra a sostegno della candidatura di Riboni a sindaco della città. Nel 2007 si candida alle elezioni provinciali di Vicenza in una lista generazionale Under 35 di centro a sostegno della candidatura di Giorgio Carollo, avversaria rispetto alla coalizione di centro-sinistra.
Nel 2008 si candida come capolista nella lista civica di centro-sinistra "Variati Sindaco" ed entra in consiglio comunale con 192 preferenze, risultando la terza della lista[3]. Entra a far parte della giunta comunale, nominata vicesindaca e assessora all'Istruzione e alle Politiche Giovanili del Comune di Vicenza. Nel 2009 promuove il piano territoriale scolastico, con l'obiettivo di favorire l'integrazione dei bambini stranieri nelle classi anche nei quartieri ad alta densità di emigrati.
È stata relatrice del disegno di legge all'esame in Parlamento sul cosiddetto "divorzio breve" che prevede la riduzione dei tempi di separazione da 3 anni a 1 anno mentre, in caso di assenza di figli minori, i tempi si ridurrebbero a soli 9 mesi. La proposta è stata approvata all'unanimità dalla Commissione Giustizia della Camera dei Deputati il giorno 8 aprile 2014.[5]
Il 15 gennaio 2015 annuncia le dimissioni da europarlamentare per iniziare la campagna elettorale che la vede visitare tutti i 579 comuni del Veneto.[10]
Viene sostenuta, oltre che dal PD, da Sinistra Ecologia Libertà e dalle liste Alessandra Moretti Presidente, Veneto Civico e Progetto Veneto Autonomo ma viene sconfitta dal presidente uscente Luca Zaia. Eletta consigliera regionale, è stata presidente del gruppo consiliare del PD dall'inizio della legislatura al 17 dicembre 2016[11].
All'Europarlamento entra nella Commissione per l'ambiente, la sanità pubblica e la sicurezza alimentare (ENVI), Delegazione per le relazioni con il Giappone ed è stata inoltre membro sostituto delle commissioni Trasporti e turismo (TRAN) e dei Diritti della donna e l'uguaglianza di genere (FEMM)[13].
Nel 2020 è stata nominata coordinatrice del gruppo dei Socialisti e Democratici nella Commissione speciale sul cancro (BECA) del Parlamento europeo.[14]
Dal 2022 è presidente della Delegazione al comitato parlamentare di stabilizzazione e di associazione Serbia-UE, membro effettivo oltre che della commissione ENVI anche della commissione per gli affari esteri (AFET) e della conferenza dei presidenti di delegazione (CPDE). È inoltre membro effettivo di SANT, la sottocommissione dedicata alla salute pubblica che Moretti ha contribuito a istituire all'interno della commissione ENVI a seguito dell'epidemia Covid e membro sostituto delle delegazioni UE-Kirghizistan, UE-Uzbekistan e UE-Tagikistan, e per le relazioni con il Turkmenistan e la Mongolia.
Nel corso della legislatura è stata tra l'altro relatrice del regolamento 'Ecodesign' che prevede il divieto di distruzione di tessuti e calzature invenduti e l'istituzione di un passaporto digitale per ciascun prodotto.[16][17]
Secondo la piattaforma Eu-Matrix che ogni anno misura il grado di influenza dei parlamentari europei, Alessandra Moretti è la terza eurodeputata più influente in ambito salute.[18][19]
L'Influence Index parlamentare, compilato dall'agenzia globale BCW classifica Alessandra Moretti al 52º posto tra i 705 parlamentari europei, seconda tra quelli italiani, per capacità di avere un impatto sulla legislazione, determinare l’agenda politica, vincere votazioni e ottenere posizioni di potere.[20][21]
Il 9 aprile 2024 ha pubblicato per i tipi di Baldini+Castoldi il libro autobiografico La vita rivoluzionaria di una donna comune. Il volume si apre con la prefazione di Gaia Tortora.[22]
Nel maggio del 2024, in occasione delle elezioni europee, viene ricandidata nella lista del PD per la circoscrizione nord-orientale[23][24] risultando poi rieletta con oltre 82.000 preferenze.[25]
Polemiche e controversie
Alessandra Moretti nel 2014
In vista delle elezioni regionali in Veneto del 2015, in più occasioni Alessandra Moretti si è autodefinita una "ladylike"[26] (letteralmente: che ha il comportamento di una signora; persona educata) ha rivendicato la necessità che le donne in politica debbano essere belle, esteticamente curate ed eleganti, criticando esplicitamente lo stile austero e l'aspetto di Rosy Bindi, la quale a suo dire "mortificava la femminilità".[27] Tale posizione è stata molto criticata da più parti.[28][29]
Nel dicembre 2016 Alessandra Moretti, già assente 25 volte su 90 sedute del consiglio regionale del Veneto[30], non aveva partecipato ad altre sedute in cui in quel momento si stava votando la legge di bilancio per l'anno successivo. Peraltro, qualche giorno prima aveva scritto ai colleghi consiglieri del PD che era ammalata, ma pochi giorni dopo pubblicava sul proprio profilo di Instagram un'immagine che la ritraeva in un mercato a Jaipur in India.[31] In seguito al clamore suscitato il 17 dicembre si dimette da capogruppo del Partito Democratico in consiglio regionale[11][32], chiedendo scusa ai propri colleghi e precisando che il viaggio in India era già programmato da tempo, oltre al fatto che l'assenza ha comportato la mancata corresponsione del gettone di presenza.[33]
Nell'aprile 2019 alla trasmissione televisiva Dritto e rovescio, riferendosi all'iniziativa del sindaco di un comune nel bolognese, discute della possibilità di inserire delle tendine amovibili nei cimiteri per coprire temporaneamente i simboli religiosi durante le cerimonie funebri dei laici.[34] Questo intervento ha provocato polemiche e conseguenti querele.[35][36][37][38][39]
