Marietje is Europarlementariër voor D66 sinds 2009. Ze zet zich in voor digitale vrijheid. Het Europees Parlement steunde in 2014 haar voorstellen voor Europese netneutraliteit. Momenteel werkt ze aan een rapport over de impact van technologie op mensenrechten. Naast haar parlementaire werk is Marietje onder andere commissaris bij de Global Commission on Internet Governance en neemt als vicevoorzitter zitting in de Raad van Toezicht van Free Press Unlimited.