בנובמבר 2005 הפתיעה שלי יחימוביץ' לאחר שהודיעה שהיא פורשת מתפקידיה העיתונאיים ומצטרפת למפלגת העבודה בראשות עמיר פרץ. יחימוביץ' אמרה כי דעותיה קרובות מאוד לדעותיו של עמיר פרץ ושמעולם לא הסתירה אותן. יחימוביץ' ציינה שברצונה להשפיע בסיכול החלטות לא צודקות כחברת כנסת בוועדת הכספים ולא באמצעות דיווח עיתונאי עליהם.
בהתמודדות זכתה במקום התשיעי, ולאחר הבחירות, ב?28 במארס 2006, הייתה לחברת כנסת. היא חברה בוועדת הכספים ובוועדה לענייני ביקורת המדינה ועד שנת 2008 עמדה בראש הוועדה לזכויות הילד.
בפריימריז של מפלגת העבודה בדצמבר 2008, הגיעה יחימוביץ' למקום הרביעי בין המתמודדים ברשימה הארצית. בהתאם לכך, מוקם במקום החמישי ברשימת המפלגה לכנסת ה-18.