سیاسی و مدنی بر ضد نظام جمهوری اسلامی چندین بار بازداشت و زندانی شدهاست.
او اولینبار در دی ۱۳۹۷ در شیراز بازداشت و پس از طی مراحل دادرسی به ۲ سال حبس محکوم شد. او پس از تحمل ۵ ماه حبس در زندان عادل آباد شیراز مشمول عفو و از زندان آزاد شد. حجاب در خرداد ۹۸ بار دیگر توسط نیروهای امنیتی بازداشت و در بند زنان زندان اوین محبوس شد. او در ۲۴ اسفند همانسال با تودیع قرار وثیقه ۳ میلیارد تومانی، به صورت موقت و تا پایان مراحل دادرسی آزاد شد اما ۴ روز بعد با اتهامهایی همچون «تبلیغ علیه نظام»، «اجتماع و تبانی»، «اخلال در نظم عمومی از طریق بلوا و آشوب»، «تشکیل گروهی برای دفاع از حقوق زنان» و «درخواست برگزاری همهپرسی و تغییر قانون اساسی» به ۱۸ سال حبس محکوم شد.این حکم که در شعبه ۲۸ دادگاه انقلاب تهران به ریاست محمد مقیسه صادر شد، به تأیید دادگاه تجدیدنظر هم رسید و پنج سال آن قابل اجراست.حجاب در ۳ خرداد ۱۳۹۹ و در پی مراجعه به دادگاه تجدیدنظر، توسط مأموران اطلاعات سپاه (قرارگاه ثاراللهسپاه پاسداران انقلاب اسلامی) بازداشت و به زندان زنان شهر ریمنتقل شد.او با انتشار یک فایل صوتی از داخل زندان، توضیح داد که مأموران بدون هیچ توضیح و دلیلی، با کتککاری و گرفتن موهایش او را روی آسفالت خیابان کشیدند و پس از ضرب و جرح، با صورتی خونآلود و بدون کفش و جوراب، بازداشتش کرده و به زندان قرچک منتقلش کردهاند. به گفتهٔ حجاب، او علاوه بر تهدید به حذف فیزیکی، از سوی بازجویی با نام (اصلی یا مستعار) شفیعی، تهدید شده که در صورت کوتاه نیامدن از مواضعش، اتهام نگهداری سلاح را هم به پروندهاش میافزایند.
در ۱۵ خرداد ۱۳۹۹ سهیلا حجاب بیدسرخی با انتشار نامهای از درون زندان، با گلایه از وضعیت نامناسب آب آشامیدنی، غذا و بهداشت خبر داد او را در بند زندانیان جرائم سنگین نگهداری میکنند که در میانشان افراد مبتلا به ویروس کرونا هم هستند.چهار روز بعد مادر، خواهر و برادر سهیلا حجاب، به دادسرای امنیتی مستقر در زندان اوین احضار شدند. در جریان این احضار، خواهر و مادر سهیلا حجاب پس از چند ساعت بازجویی آزاد شدند اما برادر او (مجید حجاب) بازداشت و به مکانی نامعلوم منتقل شد.سهیلا حجاب در ۲۷ خرداد در اعتراض به نگهداری خود در زندان قرچک ورامین و عدم انتقال به زندان اوین و فشار نهادهای امنیتی بر خانوادهاش دست به اعتصاب غذا زد.
سهیلا حجاب در زندان، از ناحیه دست و پا دچار شکستگی شد.در تیر ۱۳۹۹ سازمان حقوق بشری ههنگاو، خبر داد سهیلا حجاب در زندان به کرونا مبتلا شدهاست. پس از انتشار این خبر و اخبار دیگر مبنی بر ابتلای نرگس محمدی و زینب جلالیان به کرونا،سازمان عفو بینالملل از مقامهای جمهوری اسلامی خواست که خدمات درمانی را برای این زندانیان سیاسی فراهم کنند.وی در ۳ مرداد ۱۳۹۹ و پس از موافقت مسئولان امنیتی با بخشی از خواستههای حجاب (از جمله آزادی برادرش) او به اعتصاب غذای خود پایان داد.
همچنین افزون بر تهدید جانی از طریق تهدید. به افزودن اتهام محاربه در پرونده و نیز دچار شدن به ویروس کرونا به دلیل قرار گرفتن در کنار مبتلایان به کرونا، در ۱۶ مرداد ۱۳۹۹ خورشیدی نیز با شیشه شکسته، مورد سوء قصد قرار گرفت و دچار خونریزی شد.
او در چند نامه، اتهامهای مسئولان قضایی و امنیتی سپاه علیه خود را نادرست دانست و در آنها از برخی ستمهای نظام جمهوری اسلامی ایران بر ضد زندانیان و مردم، سخن گفتهاست.