Karima Delli est titulaire d'un DEA de l'Institut d'études politiques de Lille. En 2009, elle est élue députée européenne EELV. Lors de son second mandat, elle rejoint la commission Transports et tourisme dont elle prend rapidement la présidence.
En 2016, Karima Delli est nommée vice-présidente de la Commission d'enquête sur la mesure des émissions dans le secteur automobile suite au scandale Volkswagen.