Po śmierci Schumachera w 1952 roku Renger aktywnie zaangażowała się w politykę. W 1953 uzyskała mandat deputowanej do Bundestagu z list SPD. W 1962 roku została członkinią federalnego komitetu wykonawczego, a od 1970 zasiadała w prezydium SPD. 13 grudnia 1972 została wybrana na przewodniczącą Bundestagu, funkcję pełniła do końca kadencji w 1976. Następnie do 1990 sprawował funkcję wiceprzewodniczącej parlamentu. Renger przewodziła pierwszym powojennym delegacjom Bundestagu do Polski, Rumunii i Związku Radzieckiego. W maju 1979 wystartowała jako kandydatka SPD w wyborach na prezydenta federalnego, przegrała jednak w głosowaniu z Karlem Carstensem.
Należała do konserwatywnego skrzydła partii, tzw. Seeheimer Kreis. W 1990 roku zrezygnowała ze startu w wyborach parlamentarnych i wycofała się z życia politycznego. mały|245x245px|Grób Annemarie Renger 3 marca 2008 roku Annemarie Renger zmarła w wieku 88 lat po długiej chorobie w swoim domu w Remagen-Oberwinter. Została pochowana na południowym cmentarzu w Bonn.