Karen Ellemann, Tochter des langjährigen Vorsitzenden der Venstre und AußenministerUffe Ellemann-Jensen sowie Enkelin des Journalisten und langjährigen Abgeordneten Jens Peter Jensen, war nach dem Besuch des Holte Gymnasium zunächst als Journalistin tätig und arbeitete von 1990 bis 1993 als Beraterin von The Voice sowie anschließend als Managerin bei Scandinavian Models. Nachdem sie zwischen 1995 und 1996 Verwaltungschefin von Brinkmann Kommunikation war, wurde sie Managerin bei Dagmar Teatret und arbeitete danach zwischen 1999 und 2002 als freie Journalistin. Anschließend absolvierte sie zwischen 2002 und 2004 ein Lehramtsstudium am N. Zahles Seminarium und war danach bis 2007 als Lehrerin an der Rungsted Skole tätig.
Im Rahmen einer umfangreicheren Regierungsumbildung übernahm sie am 23. Februar 2010 von Troels Lund Poulsen das Amt der Umweltministerin und wurde zugleich Nachfolgerin von Bertel Haarder als Ministerin für nordische Zusammenarbeit. Beide Ministerämter hatte sie bis zum Ende der Amtszeit von Lars Løkke Rasmussen am 3. Oktober 2011 inne.
Als Umweltministerin traf sie eine umstrittene Entscheidung zum beabsichtigten Import von 6000 Tonnen der zu Erkrankungen führenden hochgiftigen ChemikalieHexachlorbenzol (HCB) aus Australien, wobei sie den Import damit rechtfertigte, dass durch das in Dänemark vorhandene Fachwissen eine ordnungsgemäße Aufarbeitung sichergestellt sei. Kritiker hingegen verwiesen auf die möglichen Folgen eines Unfalls während des Seetransports.[4][5] Aufgrund der öffentlichen Proteste verschob sie den Schifftransport nach Dänemark am 2. Dezember 2010 auf unbestimmte Zeit.[6]
2010 genehmigte sie die Errichtung des Windkraftanlagen-Testfeldes Østerild. Die Entscheidung war umstritten, weil Teile einer Schutzpflanzung (Østerild Klitplantage) gerodet werden mussten und Beeinträchtigungen des Vogelschutzgebietes Vejlerne befürchtet wurden.
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