Dilorom Toshmuhamedova devient député en 2001. Elle garde ce poste jusqu'en 2004 où elle est élue à la nouvelle chambre basse du parlement[2]. En 2007, Dilirom Toshmuhamedova, alors qu'elle est première secrétaire du Parti social-démocrate de la justice[2], elle devient la première femme candidate à la présidence de l'Ouzbékistan sous la bannière du Parti social-démocrate de la justice face au président sortant Islam Karimov qui remporte aisément l'élection avec 91 % des votes[1]. Toshmuhamedova, comme tous les autres candidats à l'élection, sont des candidats loyaux au président sortant[2]. Le , elle remplace Erkin Halilov au titre de présidente de la Chambre législative, ce dernier étant embourbé dans un scandale judiciaire concernent un abus de pouvoir concernant des adolescents ayant attaqué son fils qui ont été condamnés à des peines allant jusqu'à 16 ans de prison à Jaslyk, l'un des pénitencier les plus sévère du pays[2]. Le , elle est remplacée par Nurdinjon Ismoilov à la tête de la chambre basse[3].
(en) Dilip Hiro, Inside Central Asia : A political and cultural history of Uzbekistan, Turkmenistan, Kazakhstan, Kyrgyzstan, Tajikistan, Turkey and Iran, Londres et New York, Overlook Duckworth, , 461 p. (ISBN978-1-59020-333-0)