En 2009, gana las elecciones locales por el Distrito XII local en el Distrito Federal en la V Legislatura por el Partido de la Revolución Democrática en la cual como diputada presidió la Comisión de Notariado,[5]​ e integró las comisiones de Vivienda, Transparencia, Transporte y Salud.

Presidió la Mesa Directiva del segundo período ordinario del segundo año legislativo de la V Legislatura[6]​ En 2018 renuncia al PRD, y se integra al Movimiento Regeneración Nacional, para apoyar la candidatura presidencial de Andrés Manuel López Obrador, durante su campaña para competir como diputada federal por el distrito 11 de la Ciudad de México por la Coalición "Juntos haremos historia" denunció distintos ataques políticos.

Posteriormente Barrera renuncia a Morena y se reintegra al Partido de la Revolución Democrática.

Y a mediados de marzo se confirmó que Rocío Barrera sería la candidata de la coalición Va por México para la alcaldía Venustiano Carranza, dicha coalición está conformada por los partidos políticos PRI, PAN, y PRD.

En esa elección quedó nuevamente en segundo lugar, ahora con 35% contra 54% de la candidata oficialista.