W listopadzie 2021 przystąpiła do ugrupowania Polska 2050 oraz do frakcji Odnówmy Europę w PE.
W styczniu 2018 eurodeputowany PiS Ryszard Czarnecki porównał ją do szmalcowników. Róża Thun wytoczyła mu powództwo o naruszenie dóbr osobistych. Proces zakończył się we wrześniu 2020, kiedy to Sąd Apelacyjny w Warszawie prawomocnie nakazał Ryszardowi Czarneckiemu przeproszenie eurodeputowanej oraz zapłatę na cel społeczny. Wcześniej w związku z tymi słowami polityk PiS został odwołany ze stanowiska wiceprzewodniczącego Parlamentu Europejskiego.
W wyborach do Parlamentu Europejskiego w 2024, startując z listy Trzeciej Drogi w okręgu wyborczym nr 12 (obejmującym województwa dolnośląskie i opolskie), bez powodzenia ubiegała się o reelekcję, uzyskując 14 202 głosy.
Odznaczenia i wyróżnienia Ordery i odznaczenia Krzyż Oficerski Orderu Odrodzenia Polski – 2003. Kawaler Legii Honorowej – Francja, 2015 Oficer Orderu Narodowego Zasługi – Francja, 2004 Oficer Orderu Zasługi Republiki Włoskiej – Włochy, 2005 Wielka Złota Odznaka Honorowa za Zasługi dla Republiki Austrii – Austria, 2024