Actividad política
Desde mediados de 2016 hasta julio de 2017, fue miembro del Secretariado Nacional de la Asamblea Nacional Catalana, justo antes de ser nombrada consejera de Educación en la remodelación del Generalidad de Cataluña bajo la presidencia de Puigdemont. Desde su Consejería, participó en la organización y celebración del Referéndum de independencia de Cataluña de 2017, ordenando la apertura de las escuelas e institutos como colegios electorales.
Después de ser cesada como consejera mediante la aplicación del artículo 155 de la Constitución, el 30 de octubre de 2017 se trasladó a Bruselas junto con Carles Puigdemont y tres exconsejeros más, Lluís Puig, Antoni Comín y Meritxell Serret.
En las Elecciones al Parlamento de Cataluña de 2017 fue escogida diputada con la lista de Junts per Catalunya. Renunció a su acta de diputada el 28 de enero de 2018 para garantizar la ajustada mayoría independentista en la sesión de investidura. El 10 de marzo de 2018, anunció que dejaba de residir en Bruselas y se establecía en el Reino Unido para reincorporarse como catedrática en la Universidad de Saint Andrews.
En abril de 2019, concurrió como número 3 de la lista de Lliures per Europa para las elecciones al Parlamento Europeo, encabezada por Puigdemont. La candidatura consiguió dos escaños, los de Puigdemont y Comín. Ponsatí se quedó fuera hasta la formalización del brexit, cuando la nueva distribución de escaños comportó la entrada de Ponsatí al Parlamento Europeo.
En el Parlamento Europeo, Clara Ponsatí es miembro de la Comisión de Industria, Tecnología, Investigación y Energía y del Sub-Comité de Asuntos Fiscales. También es sustituta de la Comisión de Asuntos Económicos y Monetarios y participa a la Delegación de relaciones con Canadá. En sus intervenciones plenarias, Ponsatí ha denunciado en numerosas ocasiones el supuesto incumplimiento del Estado de derecho por parte del Gobierno español en términos de derechos civiles y políticos y separación de poderes, además de poner de manifiesto que la Unión Europea no es la unión de pueblos que pretendía ser.
En 2023, se opuso al pacto de gobierno adoptado por su partido y el PSOE.Sin embargo, el pacto fue aprobado por 86% de la militancia de Junts per Catalunya.
Euroórdenes
El 24 de marzo de 2018 el magistrado del Tribunal Supremo Pablo Llarena emitió una orden de detención europea contra ella, y se inició el procedimiento de extradición ante los tribunales escoceses. El rector de la Universidad de Glasgow, Aamer Anwar, fue su abogado defensor. El día 28, Ponsatí se entregó a las autoridades escocesas, que la dejaron en libertad provisional. El 19 de julio de 2018, el juez Pablo Llarena retiró la euroorden contra Ponsatí y contra el resto de encausados a Bélgica y Suiza, después de saber que el tribunal alemán de Schleswig-Holstein ofreció la entrega a España Puigdemont por el delito de malversación pero no por el de rebelión.
El 5 de noviembre de 2019, el juez Llarena envió al Reino Unido una nueva orden de detención europea contra Clara Ponsatí basada en el delito de sedición. En principio, el Reino Unido denegó tramitar la euroorden por “desproporcionada” bajo la legislación británica y pidió que, para volver a evaluar la decisión, se les proporcionara más información. Esto creó un conflicto diplomático, y el Reino Unido finalmente emitió otro documento para declarar que calificar la orden como desproporcionada había sido un error. Después de que el juez Llarena enviara la información complementaria solicitada por las autoridades británicas, el Reino Unido aceptó tramitar la euroorden. El 14 de noviembre de 2019, Ponsatí declaró en Edimburgo delante de un juez escocés, que terminó archivando la euroorden en agosto de 2021, cuando Ponsatí ya era eurodiputada y residente en Bélgica. Aunque Llarena no retiró la euroorden, la policía belga no detuvo a Ponsatí ni los tribunales belgas abrieron ningún procedimiento, pues, como eurodiputada, dispone de inmunidad.
El 28 de marzo de 2023 regresó a España voluntariamente por la frontera terrestre con Francia y fue detenida a las pocas horas por los Mozos de Escuadra en la plaza de la Catedral de Barcelona. Posteriormente fue puesta en libertad tras ser citada para comparecer ante el magistrado Llarena. Sin embargo, siguiendo lo que previamente declaró públicamente, no se presentó a dicha citación y la Justicia ha vuelto a dictar una orden de detención.