تولت الخطيب منصبها الحالي في شركة البترول الوطنية الكويتية عام 2022، بعد انضمامها إليها عام 1994، لتتوسع مسؤولياتها عام 2024 بتولي منصب الرئيسة التنفيذية بالوكالة للشركة الكويتية للصناعات البترولية المتكاملة، التي يجري الاستحواذ عليها حاليًا. في عام 2025، منحت شركة البترول الوطنية الكويتية عقد التصميم الهندسي لمشروع تطوير الرصيف النفطي الشمالي في مصفاة ميناء الأحمدي بالكويت لشركة (Bilfinger)، وسجّلت براءتي اختراع لدى المكتب الأميركي لبراءات الاختراع والعلامات التجارية (USPTO) في ديسمبر/كانون الأول 2024و أبريل/نيسان 2025. وقد بلغت إيرادات الشركة 46.4 مليار دولار في السنة المالية المنتهية في مارس/ آذار 2025. تشغل الخطيب أيضًا منصب نائبة رئيس مجلس الاتحاد الخليجي للتكرير.