Toom on Eesti Keskerakonna liige alates 16. märtsist 2009. Aastatel 2010–2011 oli ta Tallinna abilinnapea.^[3]

2011. aasta Riigikogu valimistel osutus Toom valituks XII Riigikogu liikmeks. Riigikogus kuulus ta Keskerakonna fraktsiooni ning oli muu hulgas Riigikogu sotsiaalkomisjoni aseesimees.

2014. aasta Euroopa Parlamendi valimistel kandideeris Toom Keskerakonna nimekirjas ja kogus 25 263 häält, mis oli erakonna parim tulemus. Ta osutus valituks Euroopa Parlamenti.^[4]

2019. aasta Euroopa Parlamendi valimistel kogus ta 26 990 häält ja jätkas Euroopa Parlamendis teist ametiaega.^[5]

2024. aasta Euroopa Parlamendi valimistel kogus Toom 14 143 häält, mis oli Keskerakonna nimekirjas teine tulemus. Kuna erakonna esimees Mihhail Kõlvart loobus Euroopa Parlamendi mandaadist, jätkas Toom tema asemel Euroopa Parlamendi liikmena.^[6]

Euroopa Parlamendi ametliku lehe järgi kuulub Toom Renew Europe fraktsiooni ning esindab Eestit ja Keskerakonda.^[7]

2023. aasta Riigikogu valimistel kandideeris Toom Ida-Virumaa valimisringkonnas, kogus 3457 häält ja osutus valituks, kuid loobus Riigikogu mandaadist ning jätkas tööd Euroopa Parlamendis.^[8]

2025. aasta kohaliku omavalitsuse volikogude valimistel kandideeris Toom Tallinnas Haabersti linnaosas Keskerakonna nimekirjas.^[9]

Toom on olnud üks tuntumaid venekeelse hariduse säilitamise ja arendamise eest kõnelejaid Eesti poliitikas. Ta on väitnud, et vähemuskeelne haridus on seotud vähemusrahvuste õiguste, kultuurilise järjepidevuse ja rahvusvaheliste inimõiguste põhimõtetega.^[10]

Ta on olnud kriitiline kiire täielikule eestikeelsele õppele ülemineku suhtes, leides, et vene õppekeelega koolide muutmine üksnes eestikeelseteks võib kahjustada õpilaste ainealaseid teadmisi ja vähemuskeelset kultuuriruumi. 2024. aastal ütles Toom Sillamäel, et vene vähemuste õigusi on Euroopas keeruline kaitsta ning kritiseeris Eesti hariduspoliitikas kavandatud täielikku eestikeelsele õppele üleminekut.^[11]

2012. aastal käsitles Kaitsepolitseiamet oma aastaraamatus Toomi tegevust Tallinna venekeelsete koolide õppekeele küsimuses. Toom vaidlustas KAPO väited kohtus. Tallinna Ringkonnakohus leidis 2014. aastal, et KAPO avaldas Toomi kohta õigusvastase väite ja ebakohase väärtushinnangu, ning kohustas ametit avaldama vastava pressiteate.^[12][13]

Toom on oma poliitilise tegevuse kesksete teemadena nimetanud sotsiaalküsimusi ja diskrimineerimise vastast tegevust.^[14] Euroopa Parlamendis on ta tegelenud muu hulgas vähemusõiguste, kodakondsuse, sotsiaalse kaitse ja Euroopa Liidu õiguse rakendamisega seotud küsimustega.

2016. aastal andsid Toom, Tatjana Ždanoka ja Andrejs Mamikins Euroopa Parlamendile üle enam kui 20 000 allkirjaga petitsiooni Eesti ja Läti määratlemata kodakondsusega inimeste ehk nn mittekodanike õiguste kohta.^[15] Toom on käsitlenud määratlemata kodakondsusega inimeste küsimust vähemusõiguste ja Euroopa Liidu kodanikuõiguste seisukohalt.

Samas on tema seisukohad venekeelse elanikkonna, kodakondsuse ja keelepoliitika kohta pälvinud Eestis kriitikat. Kriitikute hinnangul on Toom rõhutanud liiga tugevalt venekeelse kogukonna õigusi, jättes tagaplaanile eesti keele rolli ühiskonna lõimimisel. Toom ise on sellist kriitikat tõrjunud ning esitanud oma tegevust vähemuste õiguste ja õigusriigi kaitsmisena.^[10][11]

Euroopa Parlamendis on Toom kuulunud fraktsiooni Renew Europe. Euroopa Parlamendi ametliku profiili järgi on ta kümnendal parlamendikoosseisul olnud Renew Europe’i juhatuse liige ning Kesk-Aasia riikidega suhtlemise delegatsiooni aseesimees.^[7][16]

Renew Europe’i andmetel on Toom tegutsenud Euroopa Parlamendis muu hulgas tööhõive- ja sotsiaalkomisjonis, petitsioonikomisjonis, õigusküsimuste komisjonis, naiste õiguste ja soolise võrdõiguslikkuse komisjonis ning Euroopa Liidu eluasemekriisi erikomisjonis.^[17]

Petitsioonikomisjoni töö on haakunud Toomi avaliku tegevusega, sest ta on korduvalt kasutanud Euroopa Parlamendi petitsioonimenetlust Eesti ja Balti riikide vähemus-, kodakondsus-, rände- ja viisapoliitikaga seotud küsimuste tõstatamiseks.^[15][18]

2018. aastal oli Toom Euroopa Parlamendis uue autoriõiguse direktiivi variraportöör. Ta kritiseeris direktiivi eelnõu ja hääletas selle vastu, väites, et kavandatavad muudatused võivad piirata internetivabadust ja kasutajate võimalusi veebisisu jagada.^[19][20]

Toomi hinnangul teenis direktiivi algne versioon eeskätt suurte õiguste omajate ja vahendajate huve ning võis kaasa tuua liigse filtreerimise, veebiplatvormide vastutuse kasvu ja tavakasutajate loodud sisu piiramise. Ta on kirjutanud, et teavet ei saa käsitleda samamoodi nagu tavalist kaupa ning et interneti avatus on seotud sõnavabaduse ja digitaalse kodanikuühiskonnaga.^[20]

Toom osales ka avalikus kampaanias direktiivi vastu ning kutsus inimesi Euroopa Parlamendi liikmetele kirjutama. Tema kodulehe järgi oli ta üks direktiivi kriitikutest kultuurikomisjonis ning seostas teema laiemalt sõnavabaduse, avatud interneti ja digitaalsete õigustega.^[21][14]

Toom on Euroopa Parlamendis rõhutanud sotsiaalpoliitika, tööõiguse ja diskrimineerimise vastase tegevuse tähtsust. Tema enda kodulehe järgi on sotsiaalküsimused ja diskrimineerimisega võitlemine olnud kaks poliitikavaldkonda, mis on talle olnud kõige lähedasemad.^[14]

Euroopa Parlamendi tööhõive- ja sotsiaalkomisjonis on Toomi tegevus hõlmanud muu hulgas töötajate õiguste, sotsiaalse kaitse ja tööelu muutustega seotud teemasid. 2021. aastal rääkis ta Euroopa Parlamendi kontekstis muu hulgas õigusest mitte olla pidevalt tööandjale kättesaadav ehk nn õigusest välja lülituda.^[22]

Toomi seisukohad Venemaa kodanike liikumispiirangute ja sanktsioonide kohta on olnud üks tema tegevuse vaidluskohti. Ta on rõhutanud, et Venemaa agressioon Ukrainas ei tohiks kaasa tuua olukorda, kus Euroopa Liidu sanktsioonipoliitika tõttu kannatavad ebaproportsionaalselt inimesed, kellel on perekondlikud või humanitaarsed sidemed Eestiga.^[18]

2022. aastal pöördus Toom Euroopa Komisjoni poole seoses Eesti ja teiste Balti riikide otsusega piirata Venemaa kodanike sisenemist Euroopa Liitu. Ta väitis, et piirangud võivad olla vastuolus Schengeni piirieeskirjadega. Kriitikute hinnangul oli selline lähenemine vastuolus Eesti julgeolekupoliitilise joonega, mille järgi agressorriigi kodanike liikumist tuli sõja ajal piirata.^[23]

Seetõttu on Toomi Venemaa-teemalisi seisukohti kirjeldatud kahe erineva raamistiku kaudu: Toom ise on rõhutanud õigusriiki, humanitaarerandeid ja inimestevahelisi sidemeid, kriitikud aga näevad neis seisukohtades Eesti julgeolekupoliitika õõnestamist või liigset vastutulekut Venemaa kodanike huvidele.^[23][18]

2016. aasta juulis külastas Toom koos Euroopa Parlamendi liikmete Tatjana Ždanoka ja Javier Couso Permuyga Süüriat, kus kohtus Süüria presidendi Bashshār al-Asadiga. Kohtumine tekitas Eestis ja Euroopa Parlamendis kriitikat, sest Assadit süüdistati Süüria kodusõjas ulatuslikes inimõiguste rikkumistes.^[24]

Toom kaitses visiiti, öeldes, et Süüria olukorra lahendamiseks tuleb arvestada ka Süüria valitsusega ning tema hinnangul tuleks Euroopa Liidu sanktsioonipoliitika ümber vaadata.^[25] Sama aasta detsembris kohtus ta Süüria presidendiga uuesti.^[26]

2022. aasta septembris kirjutas ERR, et Toom pöördus Euroopa Komisjoni poole seoses Eesti ja teiste Balti riikide otsusega piirata Venemaa kodanike sisenemist Euroopa Liitu. Toom väitis oma päringus, et piirangud võivad olla vastuolus Schengeni piirieeskirjadega.^[23]

2023. aasta juunis esitas Toom Euroopa Parlamendis petitsiooni Venemaa kodanike Eestisse sissesõidukeelu kohta. Ta põhjendas seda väitega, et Eesti valitsuse humanitaarerandid ei tööta ning sanktsioonipoliitika tõttu kannatavad ka Eestis elavate inimeste lähedased.^[18]

2023. aasta aprillis kogus Toom Euroopa Parlamendis allkirju Leedu seadusemuudatuse kritiseerimiseks. Seadusemuudatus võimaldas erandolukorras varjupaigataotlejatele sissesõidu keelata ning oli seotud Valgevene hübriidsurvega Leedu piiril. Toomi tegevus pälvis kriitikat Eesti poliitikutelt, sealhulgas Euroopa Parlamendi liikmelt Riho Terraselt.^[27]

2023. aasta juulis käis Toom Venemaal ja külastas Eestist välja saadetud Zoja Paljamari. Paljamar oli Eesti ametivõimude hinnangul Kremli-meelne aktivist, kelle tegevuses nähti ohtu Eesti põhiseaduslikule korrale. Toomi käik pälvis kriitikat, muu hulgas siseminister Lauri Läänemetsalt ja teistelt poliitikutelt.^[28][29]

Toom õigustas Venemaal käiku, öeldes, et külastas seal oma õde ning kohtus Paljamariga seoses viimase kohtuvaidlusega. Ta seadis kahtluse alla Eesti ametkondade menetluste usaldusväärsuse ning rõhutas, et isikul peab olema võimalus oma väljasaatmisotsust kohtus vaidlustada.^[30]

2023. aasta detsembris kirjutas Eesti Päevaleht, et Toom ja tema büroo on aidanud rahastada Eestist välja saadetud Kremli-meelsete aktivistide kohtuvaidlusi. Toom põhjendas seda õigusriigi ja toimiva demokraatia põhimõtetega.^[31]

Toomi tegevust kritiseeris muu hulgas endine Keskerakonna esimees Jüri Ratas, kelle hinnangul ei olnud selline tegevus kooskõlas Eesti väärtuste ja hoiakutega.^[32]