Ngày 1.8.2001 bà được tổng thống Cộng hòa Ý, Carlo Azeglio Ciampi bổ nhiệm làm thượng nghị sĩ suốt đời[1].

Ngày 28–29.4.2006 Levi-Montalcini, ở tuổi 97, tham dự buổi khai mạc cuộc họp thượng nghị viện mới được bầu, để bầu chọn chủ tịch thượng nghị viện; bà tuyên bố ủng hộ ứng cử viên phe trung tả Franco Marini. Levi-Montalcini - thượng nghị sĩ niên trưởng ở thượng viện - đã chọn không làm chủ tịch tạm thời trong dịp này. Bà luôn tham dự các cuộc thảo luận ở thượng viện, trừ khi bận công việc khoa học. Do việc ủng hộ chính phủ Romano Prodi của mình, bà thường bị một số thượng nghị sĩ cánh hữu chỉ trích, cáo buộc bà đã "cứu" chính phủ khi phe ủng hộ chính phủ ở thượng viện chỉ là đa số ít ỏi (nhờ lá phiếu của bà). Bà thường bị công khai lăng nhục, cả trên các blogs, từ năm 2006, bởi cả các thượng nghị sĩ trung hữu như Francesco Storace, lẫn các bloggers cực hữu, vì tuổi cao và nguồn gốc Do Thái của mình.[7][8]

Cho tới 2012, Levi-Montalcini là người đoạt giải Nobel già nhất và sống lâu nhất, mặc dù tai bị nghễnh ngãng và mắt gần như bị mù, vẫn giữ cương vụ chính trị trong nước mình.[9]

Bà qua đời nửa chừng ở ngày 30 tháng 12 năm 2012 ở tuổi 103 tại Rome, Ý trong khi bà vẫn chưa sống qua mùa đông năm 2012.