După absolvirea facultății, Doina Pană a lucrat la Fabrica de Hârtie din Prundu Bârgăului, apoi a născut un băiat și s-a mutat la Bistrița la o fabrică, actuala Iproeb, care „patrona” Liceul Electrotehnic, actualul Colegiu Tehnic Infoel.
Doina Pană a lucrat în învățământ, fiind, printre altele, director adjunct al Colegiului Infoel.
În 2008, timp de opt luni, ea a fost secretar de stat în Ministerul Educației. Anul acesta, a fost numită pentru o scurtă perioadă inspector școlar general la Inspectoratul Școlar Județean Bistrița-Năsăud.
În 2004, Doina Pană a devenit consilier județean, iar în 2008 a câștigat un al doilea mandat în Consiliul Județean Bistrița-Năsăud, mandat pe care l-a întrerupt în perioada în care a fost numită secretar de stat în Ministerul Economiei, unde a stat opt luni în funcție. În 2009, Doina Pană a fost candidat la alegerile pentru Parlamentul European.
În 2012, ea a fost aleasă din nou consilier județean. În 9 decembrie, Doina Pană a devenit deputat în Colegiul 1 Bistrița-Livezile, obținând 56,85% din voturi. Ea este singura femeie parlamentar din Bistrița-Năsăud.
Între anii 2012 – 2014 ea a ocupat funcțiia de ministru delegat pentru Dialog Social, în timpul guvernării Ponta 1 și mai apoi, pentru câteva luni, în 2014, a fost ministru delegat pentru Ape, Păduri și Piscicultură în timpul celui de-al doilea mandat de premier al lui Victor Ponta.
În prezent, aceasta ocupă un fotoliu de deputat în Parlamentul României.
În ceea ce privește ministerul pe care l-a mai condus și urmează să îl conducă și în Guvernul Tudose, principala preocupare a ministrului Doina Pană în perioada în care a condus portofoliul Apelor, Pădurilor și Pisciculturii în Guvernul Ponta, a fost aceea de a trece de Parlament Codul Silvic, până la finalul lui 2014, și de a împiedica defrișările ilegale, prin implementarea sistemului informatic Radarul Pădurilor.
Cu toate că, în calitate de ministru, avea responsabilitatea de pune punct jafului din pădurile românești și retrocedărilor abuzive, Doina Pană nu a susținut demiterea directorului Romsilva, în ciuda scandalului de retrocedări abuzive care ar fi adus prejudicii de circa 300 de milioane de euro.
Tot în timpul activității sale, pe fondul inundațiilor care s-au produs, în anul 2014, în mai multe zone ale țării, Doina Pană, alături de Victor Ponta și Liviu Dragnea au mers în județul Teleorman să vadă care este starea localității Beiu.
Camerele de televiziune care îi urmau pe cei trei l-au surprins pe șeful Executivului adresându-i-se cu apelativul „fă” ministrului Apelor, Doina Pană.
„Ce faci, fă, Doina, aici? Aveai chef de niște inundații?”, a întrebat-o Victor Ponta pe membra cabinetului său, Doina Pană, șefa de la Ape, care îi însoțea pe premier și pe vicepremier în plimbarea cu barca pneumatică prin Beiu, una dintre localitățile inundate din județul Teleorman. Pană, stânjenită, i-a răspuns cu jumătate de gură: „Păi nu aveam chef, dar…”