A sokgyermekes munkáscsaládba születő hölgy a magyar nőmozgalom vezetőinek a Tanácsköztársaság bukása utáni háttérbe szorítása miatt fordult az aktívabb politikai szerepvállalás felé. Az angolul, németül jól beszélő Kéthly Anna emberi és politikai kvalitásai alapján a legismertebb szociáldemokrata munkáspolitikus lett. 1920-tól a Szociáldemokrata Párt tagja, 1922-től (nőként egyedül) 23 férfitársával együtt, 33 évesen az SZDP (1948-ig minden alkalommal újraválasztott) nemzetgyűlési képviselője, idővel frakcióvezetője lett. A részleges női választójog megvalósulása révén ő lett a második magyarországi női képviselő (az első a katolikus Szociális Misszió Társulat tagjaként 1920–22 majd 1945–48 között parlamentbe kerülő, konzervatív gondolkodású Slachta Margit). A korabeli viszonyokra jellemző, hogy 1920 és 1944 között mindössze öt női képviselő került be a magyar parlamentbe. Közülük Kéthly Anna volt az egyetlen, aki baloldali párthoz tartozott, az egyetlen női képviselő 1922 és 1932 között, s egyben a leghosszabb ideig újraválasztott női képviselő is 1922 és 1948 között.
Mindezt abban a korszakban érte el, amikor a nők képességeiről, jogairól, szerepeiről való általános vélekedést jól érzékeltetik a következő mondások: „Az asszonynak elég, ha annyi esze van, hogy mikor esik az eső, a csurgásban ne álljon” vagy „Amit az ördög maga végbe nem vihet, asszonyokra bízza”, illetve „Az asszonyban sok a szó, de kevés a jó” és „Aki szoknyában jár, az nem ember”. Éppen emiatt harcolt Kéthly Anna a nők általános, titkos és teljes választójogáért, megcáfolva a nők választójogára vonatkozó műveltségi és életkori cenzusokat. Parlamenti felszólalásaiban, a Nőmunkás című újságban és az Országos Nőértekezleteken hangsúlyozta (hogy lehetséges női szavazókat nyerjen a szociáldemokrácia számára), hogy a törvény indokolatlanul hagyja ki a 24–30 év közötti nőket későbbi érettséget feltételezve, pedig nagyon sok nő dolgozik fizikai vagy szellemi munkát végezve felelős beosztásban. A műveltségi cenzussal kapcsolatban hangoztatta, hogy ennek alkalmazásakor meg kellene vizsgálni a magyar iskolarendszer lehetőségeit. Hiszen ugyan elvileg létezett az iskolakötelezettség, de ennek ellenére körülményeikből következően már 8-9 éves koruktól sok lánygyermeknek dolgoznia kellett, így a műveltségi cenzus feltételeit nehezen teljesíthették. Az általános, egyenlő és titkos választójog végül az 1945. évi VIII. törvénycikkben valósult meg. Az 1945. november 4-ei választásokat követően a nemzetgyűlésnek 409 képviselője lett, közülük 16 nő.
„Okos, bátor, szókimondó asszony volt. Döntés előtt nem fürkészte a tájat: hányan állnak mögötte vagy mellette. Csak lelkiismeretére hallgatott. Minden jelentős választása kockázat vállalásával járt” – emlékezett róla Vásárhelyi Miklós búcsúbeszédében Kéthly Anna újratemetésén.