انضمت الخطيب إلى شركة البترول الوطنية الكويتية في عام 1994، وتولت منصب الرئيسة التنفيذية في عام 2022. وتملك شركة البترول الوطنية الكويتية، وهي تابعة ومملوكة بالكامل لمؤسسة البترول الكويتية، شركات تابعة كالشركة الكويتية لتزويد الطائرات بالوقود، والشركة الكويتية للعطريات. وقد سجلت إيرادات بلغت 41.2 مليار دولار للسنة المالية 2023/24 المنتهية في مارس/ آذار 2024. في حين تشغل الخطيب منصب الرئيسة التنفيذية بالوكالة للشركة الكويتية للصناعات البترولية المتكاملة (كيبك) ونائبة رئيس مجلس إدارة الاتحاد الخليجي للتكرير. وقبل تولي منصبها الحالي، شغلت منصب نائبة الرئيس التنفيذي لمصفاة ميناء عبد الله.