عُينت السفيرة الشيخة علياء بنت أحمد بن سيف آل ثاني ممثلة دائمة لدولة قطر لدى الأمم المتحدة في تشرين الأول/أكتوبر 2013، لتكون بذلك أول امرأة تعمل بهذه الصفة. قائدة معترف بها دوليا ومدافعة شرسة عن حقوق الإنسان والقانون الدولي، والعمل المناخي والتنمية المستدامة، والوساطة ومنع نشوب النزاعات، والمساواة بين الجنسين، والعمل الإنساني، وهي في طليعة باذلي الجهود الرامية إلى تعزيز التعاون الدولي وحماية النظام المتعدد الأطراف. تُعرَف عنها أيضا مكافحتها للإفلات من العقاب والظلم وانعدام المساءلة.
وضعت ويسّرت اتخاذ العديد من القرارات البارزة للجمعية العامة، مثل قرار يرحب بتنظيم بطولة الفيفا لكأس العالم في كرة القدم لعام 2022 في قطر؛ وإعلان يوم دولي لحماية التعليم من الهجمات، أعقبَ اتخاذَ قرار بشأن الحق في التعليم في حالات الطوارئ قبل عشر سنوات؛ وقرار بشأن اليوم الدولي للقاضيات وقرار بشأن اليوم العالمي للتوعية بمرض التوحد؛ وقرار رئيسي بشأن تعزيز فعالية وتنسيق استخدام أصول الدفاع العسكري والمدني لمواجهة الكوارث الطبيعية.
اضطلعت سعادة الشيخة علياء بدور قيادي بارز في سياق عدد من المبادرات، منها العمل كرئيسة الدورة الحادية والستين للجنة التنمية الاجتماعية (2023)، ورئيسة اللجنة السادسة في الدورة السبعين للجمعية العامة، ورئيسة لجنة السكان والتنمية في الدورة الخامسة والخمسين (2017). شاركت في تيسير العديد من العمليات الحيوية مثل المفاوضات الحكومية الدولية بشأن إصلاح مجلس الأمن (الدورتان 75 و 76 للجمعية العامة للأمم المتحدة)؛ والمفاوضات الحكومية الدولية بشأن إعلان الاحتفال بالذكرى الخامسة والسبعين للأمم المتحدة (2020)؛ وقرار الجمعية العامة الذي يحدد طرائق الاحتفال بالذكرى الخامسة والعشرين لمنهاج عمل بيجين من أجل المرأة (2019)؛ واستعراض المجلس الاقتصادي والاجتماعي (2018)؛ والأعمال التحضيرية للاجتماع الرفيع المستوى لتقييم خطة العمل العالمية لمكافحة الاتجار بالأشخاص (2017). وقد عيَّن رئيس الجمعية العامة مؤخرا السفيرة آل ثاني لإجراء مشاورات تجتمع تحت رعاية الجمعية العامة بشأن الإعلان السياسي الذي من المزمع أن يعتمده مؤتمر القمة المعني بأهداف التنمية المستدامة في أيلول/سبتمبر 2023.
أنشأت عددا من مجموعات الأصدقاء الهامة بالأمم المتحدة وهي تشارك الآن في رئاسة مجموعة الأصدقاء المعنية بتحقيق التكافؤ بين الجنسين، ومجموعة الأصدقاء المعنية بالمسؤولية عن الحماية، ومجموعة الأصدقاء المعنية بالمساعدة في الآلية الدولية المحايدة والمستقلة للمساعدة في التحقيق في الجرائم المرتكبة في سوريا، ومجموعة الأصدقاء المعنية بالتعليم والتعلم مدى الحياة، ومجموعة أصدقاء التضامن من أجل الأمن الصحي العالمي.
كانت السفيرة آل ثاني في السابق أول ممثلة دائمة لدولة قطر لدى الأمم المتحدة في جنيف، ومنظمة التجارة العالمية، وشغلت منصب القنصل العام لدولة قطر لدى الاتحاد السويسري بين عامي 2011 و 2013. وخلال ولايتها تلك، شغلت منصب رئيسة - مقررة المنتدى الاجتماعي لمجلس حقوق الإنسان التابع للأمم المتحدة (2012)، وهي ثاني امرأة تتولى هذا المنصب المرموق. ومثلت أيضا دولةَ قطر في المجلسين التنفيذيين لمنظمة الصحة العالمية ومنظمة العمل الدولية.
السفيرة آل ثاني عضو مجالس إدارة عدد من المنظمات الدولية لحقوق الإنسان والتنمية المستدامة وحقوق المرأة. وقد حازت العديد من الجوائز الهامة، بينها ترشيحها كقيادية عالمية شابة لتحسين حالة العالم من قبل المنتدى الاقتصادي العالمي في عام 2013. كتبت مقالات رأي ومقدمةَ كتاب Overcoming Smallness: Challenges and Opportunities for Small States in Global Affairs.