Lors des élections cantonales de 2008, elle est élue au premier tour avec 50,49% des voix[4], la même année au cours des élections municipales, sa liste arrive en tête au second tour avec 48,03% des suffrages, lui assurant vingt-sept sièges sur les trente-cinq du conseil municipal[5].
En 2011, la vice-présidence contre les discriminations et pour la promotion de l’égalité lui est confiée. Cette même année, au cours des élections sénatoriales, elle est quatrième (non élue) sur la liste d’union de la gauche conduite par Jean-Vincent Placé[6] qui recueille 31,20% des voix et deux élus[7].
Les élections législatives de 2012 lui permettent de remporter la cinquième circonscription avec 54,81% des suffrages au deuxième tour face au candidat UMP maire de Bièvres Hervé Hocquard, Pierre Lasbordes ne s’étant pas représenté après trois mandats successifs[8]. Conformément à la règle de cumul des mandats, elle démissionne du poste de maire des Ulis et du conseil municipal de la commune en et laisse sa place à sa quatrième adjointe Sonia Dahou (PS)[9]. Lors des élections législatives 2017, Maud Olivier est éliminée au premier tour avec 10,46% des voix, terminant derrière la candidate des Républicains Laure Darcos et le représentant du parti présidentiel En Marche!Cédric Villani, qui l'emporte au deuxième tour[10].
Maud Olivier en concertation avec le gouvernement a élaboré le texte d'une proposition de loi renforçant la lutte contre le système prostitutionnel déposée au bureau de l'Assemblée nationale en . Elle est rapporteure de cette proposition de loi[11] qui comporte pour la première fois un volet social d'accompagnement des personnes prostituées. Elle comprend également un volet de lutte contre les réseaux de proxénétisme et de traite des êtres humains, un renforcement de l'éducation à la sexualité, et la responsabilisation des clients de la prostitution à travers l'interdiction d'achat sexuel. Une peine de prison à l'encontre des clients de prostituées pourrait être inscrite dans le code pénal en cas de récidive[12]. Cette loi est celle du .
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