Vanaf 1994 leren we Patricia Ceysens als politieker voor de Open-Vld.
Bij de eerste rechtstreekse verkiezingen voor het Vlaams Parlement van 21 mei 1995 werd ze verkozen in de kieskring Leuven.

Ook na de volgende Vlaamse verkiezingen van 13 juni 1999 bleef ze Vlaams volksvertegenwoordiger tot juni 2003.

Bij de federale regeringswissel in juni 2003 verving Ceysens Jaak Gabriëls in de Vlaamse regering.
Ze kreeg de bevoegdheden economie, buitenlands beleid en e-government.

Na de regionale verkiezingen van 13 juni 2004 kreeg ze echter geen nieuwe ministerpost en was ze van juli 2004 tot oktober 2007 fractieleidster in het Vlaams Parlement voor de Open Vld.

Op 10 oktober 2007 volgde ze in de Vlaamse regering Fientje Moerman op als minister van Economie, Ondernemen, Wetenschap, Innovatie en Buitenlandse Handel.

Haar beleid concentreerde zich op de vergroening van de economie in Vlaanderen en op het versterken van de Vlaamse aanwezigheid in nieuwe groeimarkten.

Bij de Vlaamse verkiezingen van 7 juni 2009 behield Patricia Ceysens als lijsttrekker voor Vlaams-Brabant het aantal zetels in deze kieskring en werd ze opnieuw Vlaams volksvertegenwoordiger tot mei 2014.

Door de tegenvallende verkiezingsresultaten nam de Open Vld echter niet deel aan de vorming van de regering-Peeters II.

Na het vertrek van interim-voorzitter Guy Verhofstadt werd Alexander De Croo, met running mates Patricia Ceysens en Vincent Van Quickenborne, op 12 december 2009 verkozen tot nieuwe voorzitter van de Open Vld.

Vervolgens was Ceysens van 2009 tot 2012 ondervoorzitter van de partij.

In september 2011 werd zij lid van het beschermcomité van de Vlaamse liberale denktank Libera!.

In 2014 kwam ze op voor de federale verkiezingen, waarvoor ze de derde plaats op de Vlaams-Brabantse Open Vld-lijst kreeg.

Ze raakte verkozen in de Kamer van volksvertegenwoordigers.

Ceysens bleef Kamerlid tot in 2019. Bij de verkiezingen van dat jaar stond ze als laatste opvolger op de Vlaams Brabantse Kamerlijst voor Open Vld.

In 2020 werd ze bestuurslid van Econopolis Wealth Management.
Ze is daarnaast ook CEO van WeWatt.

Patricia Ceysens is meter van Kai-Mook, de allereerste olifant geboren in de Antwerpse zoo.