16 maja 2012 objęła urząd ministra ekologii w rządzie, którego premierem został Jean-Marc Ayrault[5]. Po dokonanej 21 czerwca 2012 rekonstrukcji pozostała w drugim gabinecie tego samego premiera, przechodząc na stanowisko ministra handlu zagranicznego (przejmując część kompetencji z resortu Pierre’a Moscoviciego)[6]. Zakończyła urzędowanie w 2014, powracając do wykonywania mandatu senatora. W 2017 dołączyła do ugrupowania En Marche![4].