Lors des élections législatives de 2017, l'accord entre le Mouvement démocrate et La République en marche aboutit à l'investiture de Géraldine Bannier pour la majorité présidentielle dans la deuxième circonscription de la Mayenne[6]. Elle arrive largement en tête au soir du premier tour, obtenant 38%, soit près de dix points de plus que le sortant LR Guillaume Chevrollier, qui l'affronte au second tour. Le , elle est élue députée avec près de 55% des suffrages exprimés, ce qui fait d'elle la première femme députée à être élue en Mayenne[7],[8].
En application de la loi sur le cumul des mandats, elle démissionne de ses fonctions de maire de Courbeveille le [9].
Au terme de son premier mandat, elle est à nouveau candidate pour les élections législatives de 2022[10]. Elle reçoit l'investiture officielle de la coalition Ensemble[11], mais doit affronter la candidature dissidente du maire de Cossé-le-Vivien Christophe Langouët, qui déclare lui aussi soutenir la majorité présidentielle[12]. Elle arrive en tête du premier tour avec 27,1% des voix, puis s'impose au second tour face au candidat EELV - NUPES Grégory Boisseau, avec 58,62% des suffrages[13].
Elle se représente lors des élections législatives anticipées de 2024 sous l'étiquette Ensemble. Elle arrive en tête du premier tour (35,17% des voix), suivi des candidats Rassemblement national (31,79%), Jean-Michel Cadenas, et de l'Union de la Gauche (22,77%), Grégory Boisseau. Lors du second tour, elle bénéficie du désistement de Grégory Boisseau et arrive en tête du scrutin avec 63,98% des voix [14].
Au cours de son mandat, elle s'engage notamment pour la revalorisation des pensions de retraite des agriculteurs et conjoints d'agriculteurs[16],[17]. Elle vote pour la réintroduction des néonicotinoïdes[18]. Elle se mobilise également sur la question du recrutement des enseignants, particulièrement en lettres classiques[19].
En 2018, elle est vice-présidente de la commission d'enquête parlementaire sur l'affaire Lactalis[20].
En 2019, elle s'oppose au gouvernement et au reste de son groupe parlementaire en annonçant voter contre la ratification du traité de libre-échange CETA[21].
En 2020, lors de la première lecture, elle s'abstient lors du vote de la loi sécurité globale[22] mais vote en faveur de la loi en [23].
Elle est également rapporteure[24] d'une proposition de loi visant à instaurer un «tarif minimal» de frais de livraison sur les livres[25]. La loi est votée et promulguée en 2021[26].
