W 2009 i 2014 bezskutecznie kandydowała do Parlamentu Europejskiego. W 2015 została ponownie wybrana do Sejmu, zdobywając 22 402 głosy.
16 listopada 2015 powołana na ministra edukacji narodowej w rządzie Beaty Szydło. Autorka reformy edukacji z 2017, przewidującej m.in. wygaszenie gimnazjów i przywrócenie ośmioklasowych szkół podstawowych oraz przekształcenie zasadniczych szkół zawodowych (ZSZ) w szkoły branżowe I stopnia. 11 grudnia 2017 została ministrem edukacji narodowej w nowo utworzonym rządzie Mateusza Morawieckiego.
W okresie pełnienia przez nią funkcji ministra edukacji narodowej 8 kwietnia 2019 rozpoczął się zorganizowany przez Związek Nauczycielstwa Polskiego ogólnopolski strajk nauczycieli, w którym wzięło udział blisko 2/3 ogółu publicznych placówek oświaty.
W wyborach do Parlamentu Europejskiego w 2019, kandydując z listy Prawa i Sprawiedliwości w okręgu dolnośląsko-opolskim, otrzymała 168 337 głosów i uzyskała mandat europosła IX kadencji. W związku z wyborem do Europarlamentu 3 czerwca 2019 zakończyła pełnienie funkcji ministra.