Hon gjorde tillkännagivandet på Dorset Rape Crisis välgörenhetsvisning av showens sista episod i Bridport, Dorset, på måndag kväll.
Hesmondhalgh sa att hon var stolt över att ha "ger en röst" för att våldta offer i den åttadelade brottsserien.
Välgörenheten sa att det var "upphetsat" hon hade gått med på att inta positionen.
Berättelsen om den tredje och sista serien av Broadchurch, som är delfilmad i West Bay, fokuserade på våldtäkten av Trish Winterman - spelas av före detta Coronation Street skådespelerskan Hesmondhalgh.
Bland de relationer som utvecklas i showen är Trishs arbete med sin våldtäktsrådgivare Beth Lattimer, porträtterad av Jodie Whittaker.
Tracy Parsons, från Dorset Rape Crisis, som hade ett nära samarbete med Broadchurchs författare och producent, Chris Chibnall, sade att programmen hade visat att det fanns stöd för människor som kämpade med arvet från våldtäkt.
"Vi är verkligen glada att Julie har gått med på att vara vår beskyddare - det är enormt för våra förvaltare, personal och kunder att någon som är så känd kommer ombord," sade hon.
Hesmondhalgh sade: "Jag var mycket lättad över att jag hade gett en röst - på mitt eget lilla sätt i detta stora projekt - till de människor som har gått igenom [våldtäkten]."
Om sin nya roll som beskyddare av Dorset Rape Crisis sa hon: "Jag känner mig mycket stolt över att vara med och öka profilen hos alla som gör detta otroliga, viktiga, viktiga arbete."
Hon beskrev våldtäkt som en "pressande" fråga och tillade: "Vi måste börja ha samtal hemma med våra familjer - med våra döttrar och söner - om samtycke och om respekt, och om sunda, sexuella relationer."
Broadchurch skådespelerskan Julie Hesmondhalgh har blivit beskyddare av en välgörenhetsorganisation för våldtäktskrisen efter hennes skildring av ett våldtäktsoffer i ITV-dramat.