В 2019 году была избрана народным депутатом IX созыва от партии "Голос" под № 17 в списке. Член одноименной фракции.

С 2 октября 2019 года – сопредседатель межфракционного депутатского объединения "Энергетика и окружающая среда", созданного в ВРУ IX созыва для формирования политики устойчивого развития и обеспечения баланса между развитием энергетики и воздействием на окружающую среду.

12 декабря 2019 года Василенко вошла в состав межфракционного объединения "Гуманная страна", созданного по инициативе UAnimals для популяризации гуманистических ценностей и защиты животных от жестокости.

Является автором ряда законопроектов, касающиеся охраны окружающей среды. В частности, в феврале 2021 года внесла в парламент законопроект "Об эконалоге", который стал 16-м по счету документом, представленным нардепами на эту тему.

В 2024 году была соавтором проекта Закона "О внесении изменений в некоторые законодательные акты Украины относительно возобновления мониторинга, отчетности и верификации выбросов парниковых газов".

Специализируется на темах: переработки пластика, "зеленой" энергетики, угольных электростанций, загрязнения воздуха, экологического налога, законопроекта об экоконтроле, Нацплана по сокращению выбросов (НПСВ), SaveEcoBot, "Украинского зеленого курса", CBAM.