Bermula kerjaya sebagai pegawai penyelaras di Pejabat EXCO Perumahan dan Kerajaan Tempatan, Ronnie Liu, di Setiausaha Kerajaan Negeri (SUK), Selangor dan DUN Bukit Gasing, Petaling Jaya, P Kasthuriraani diberi kepercayaan bertanding di Parlimen Batu Kawan, Pulau Pinang pada Pilihan Raya Umum ke-13 (PRU13).
Beliau menjadi pegawai penyelaras di SUK Selangor selama setahun iaitu pada 2010 hingga 2011 manakala di DUN Bukit Gasing selama dua tahun iaitu tahun 2011 hingga 2013.
Kasthuriraani diminta untuk menjadi pegawai penyelaras di DUN Bukit Gasing selepas kematian Ahli Dewan Undangan Negeri (ADUN) Bukit Gasing, Edward Lee Poh Lin akibat komplikasi berkaitan kanser di Pusat Perubatan Universiti Malaya (PPUM), Petaling Jaya pada kira-kira jam 4 pagi pada 20 Disember 2011.
Pada 2013, Kasthuriraani kemudian menjadi calon DAP di Parlimen Batu Kawan dan telah menang dengan majoriti 25,962 dalam perlawanan empat penjuru di mana dua calon telah hilang deposit.
Seterusnya, beliau sekali lagi menggalas tanggungjawab dan diamanahkan untuk bertanding di parlimen sama serta membawa kemenangan dengan jumlah majoriti meningkat kepada 33,553 undi.
Dalam pertembungan empat penjuru itu, beliau mendapat 42,683 undian ketika menentang B Jayanthi Devi daripada parti Barisan Nasional yang mendapat 9,130 undi.
Anak watan Ipoh Perak ini merupakan lulusan Universiti Malaya dengan kelayakan akademik Ijazah Sarjana Muda Sains (Mikrobiologi).
Beliau juga pernah dinobatkan antara ‘14 influential Asian women who are shaping a more inclusive global society’ oleh The Edge - Options.
Gemar melakukan aktiviti lasak dan suka membaca, melukis, beliau pernah menimba pengalaman tinggal bersama masyarakat Orang Asli di dalam hutan untuk mengetahui lebih lanjut kehidupan masyarakat tersebut selain menyelami keindahan alam semulajadi.