Sandra Weeser ist seit 2017 Mitglied des Bundestages. Dort ist sie seit 2021 Vorsitzende des Ausschusses für Wohnen, Stadtentwicklung, Bauwesen und Kommunen. Von 2017 bis 2021 war sie FDP-Obfrau im Ausschuss für Wirtschaft und Energie, sowie Berichterstatterin für die Themen Energie, Außenhandel und Rüstungsexporte. Seit 2022 ist sie zudem Vorstands-Mitglied der Deutsch-Französischen Parlamentarischen Versammlung. Sandra Weeser ist die einzige Bundestagsabgeordnete mit deutscher und französischer Staatsbürgerschaft. Sie ist Mitglied im Bundesvorstand der Freien Demokratischen Partei (FDP).
Von 2016 bis 2017 war Sandra Weeser Vizepräsidentin der Struktur- und Genehmigungsdirektion Nord der Bezirksregierung Rheinland-Pfalz. Zuvor war sie Leiterin der Kundenbetreuung von Rexnord Europe.