Titulaire d'un doctorat en droit, spécialisée dans l'environnement, elle entre au cabinet du ministre de l'Environnement et du Cadre de vie, Michel d'Ornano. Homme puissant du Calvados, il la convainc de s'investir dans ce département dont elle est originaire. Après des postes administratifs à Honfleur puis au conseil général du Calvados, elle entre en politique en étant suppléante de Michel d'Ornano à l'Assemblée nationale en 1988, et devenant députée à la mort de celui-ci en 1991.
En 1993, avec Yves Boisseau pour suppléant, elle est largement élue au second tour sous l'étiquette UDF, face à un candidat du Front national, alors que ni la gauche ni Corinne Lepage ne se sont qualifiés pour le second tour.
En mai 1995 à la victoire de Jacques Chirac, elle laisse son mandat de députée pour entrer dans le premier gouvernement Juppé. La même année, elle mène la liste de la Majorité présidentielle à Honfleur pour les municipales mais est battue de 37 voix par son adversaire écologiste indépendant, Michel Lamarre. Elle quitte le gouvernement en novembre avec François Baroin et sept autres femmes nommées en mai 95, et se représente en décembre pour retrouver facilement son siège de députée.
Réélue après la dissolution de 1997, elle est la seule députée de droite du Calvados. L'année suivante, elle entre au Conseil régional de Basse-Normandie, en tant que vice-présidente, sur la liste de René Garrec, président de la région depuis 1986.
Réélue députée au premier tour en 2002 sous la bannière de l'Union pour la majorité présidentielle nouvellement créée qui donnera naissance à l'UMP, elle est ministre dans les gouvernements Raffarin, déléguée durant un mois de la Mer, puis de plein exercice à la Parité et l'égalité professionnelle jusqu'à la démission de Jean-Pierre Raffarin, le .
Aux régionales de 2004, la liste de René Garrec, sur laquelle elle figure en seconde position pour le Calvados, est battue. Pour la première fois de son histoire, la Basse-Normandie bascule à gauche, notamment à cause d'une triangulaire avec le Front national. À la suite de ce résultat, le président sortant décide de ne pas siéger dans l'opposition, laissant la fonction de chef de file du groupe Centre et droite républicaine à Nicole Ameline.
En août 2005, elle est nommée ambassadrice en mission, chargée des questions sociales et de la parité dans les relations internationales[1], puis conjointement, déléguée du Gouvernement français au conseil d'administration du Bureau international du travail, basé à Genève, en novembre de la même année[2].
Militante contre les violences faites aux femmes, elle est élue le avec 138 voix sur 182, à la Convention sur l'élimination de toutes les formes de discrimination à l'égard des femmes (CEDAW)[3] au siège de l'ONU à New York[4]. Elle prend la présidence du CEDAW en , restant en poste jusque 2015.
Par ailleurs, depuis , elle est membre d'honneur du think tank (groupe de réflexion ou laboratoire d'idées) « Des femmes au service de l'Homme »[5], un Think Tank exclusivement féminin.
Candidate à l'investiture UMP pour la tête de liste dans le cadre des élections régionales de 2010 en Basse-Normandie, les militants lui préfèrent Alain Lambert. Malgré une avance confortable dans le Calvados (69,42 %), elle n'a pu faire face au vote favorable à Alain Lambert dans la Manche (58,97 %), et à un très large plébiscite des Ornais pour leur président (89,8 %). Finalement, elle obtient sur la totalité de la région 45,4 % soit 1 152 voix contre 54,6 % pour Alain Lambert soit 1 385 voix avec un taux de participation de 57 %.
Après le désistement d'Alain Lambert en , l'UMP lui privilégie Jean-François Le Grand, président du Conseil général de la Manche comme chef de file régional et Manchot et Philippe Augier (Nouveau Centre) pour le Calvados. Nicole Ameline annonce à la suite de cela qu'elle apporte un soutien de principe au tandem Le Grand-Augier mais qu'elle ne sera pas présente sur la liste, regrettant de ne pas avoir été investie alors qu'elle seule « réunissait toutes les conditions de la victoire pour la droite[6] ».
18/05/1995-07/11/1995 : secrétaire d'État auprès du ministre de la réforme de l'État, de la décentralisation et de la citoyenneté, à la décentralisation
07/05/2002-16/06/2002 : secrétaire d'État auprès du ministre de l'équipement, des transports, du logement du tourisme et de la mer à la mer
Ministre
17/06/2002-30/03/2004 : ministre déléguée auprès du ministre des affaires sociales, du travail et de la solidarité à la parité et à l'égalité professionnelle
31/03/2004-31/05/2005 : ministre de la parité et de l'égalité professionnelle
Mandats parlementaires
Député
09/03/1991-18/06/1995 : députée de la 4e circonscription du Calvados
17/12/1995-07/06/2002 : députée de la 4e circonscription du Calvados
25/06/2002-18/07/2002 : députée de la 4e circonscription du Calvados
20/06/2007-20/06/2017 : députée de la 4e circonscription du Calvados
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