Margaret Greenwood vann Wirral West efter 18 898 röster - bara 417 fler än McVey.
Wirral West var en av de viktigaste marginella platserna i nordväst, med Ms McVey The Tories enda Westminster representant från Merseyside.
"Jag var den enda konservativa MP på Merseyside och det visar att vi har mycket mer att göra", sade hon.
"Du har dina toppar och dalar i politik, men jag kommer att plocka upp mig själv, damma ner mig, och jag går tillbaka dit ut för att bli en MP eftersom jag tror på det konservativa partiet och allt det står för - du har inte sett det sista av mig ännu."
Den tidigare NHS-kampanjen Ms Greenwood sade: " Det är bara ett fantastiskt resultat. Vi har jobbat fantastiskt hårt."
Hon tillade: " Vi är alla hänförda. Det har handlat om att prata med folk på deras tröskel. Vi har haft ungefär 13.000 samtal med människor under denna kampanj."
Nigel Evans, konservativ parlamentsledamot för Ribble Valley, uppmanade premiärministern att utse Ms McVey till överhus.
Han sa: "Hon är av högsta kvalitet och vi har inte råd att förlora den sortens talang, jag tror att hon skulle göra ett stort bidrag från den andra platsen."
Ms McVey föddes i Liverpool och blev minister efter en karriär som TV- presentatör.
På andra håll höll Labour Bootle, med Seftonrådet ledare Peter Down blir MP och vinna en massiv majoritet med 33.619 av rösterna.
UKIP vice ledare Paul Nuttall kom i andra, men var långt efter med 4.915 röster.
På andra sidan Merseyside hängde Labour kvar på platser i Birkenhead, Garston & Halewood, Knowsley, Liverpool Riverside, Liverpool Walton, Liverpool Wavertree, Liverpool West Derby, St Helens North, St Helens South & Whiston, Sefton Central, Wallasey och Wirral South.
Medan Tories utplånades på Merseyside behöll liberaldemokraterna sitt enda säte i Southport.
För att ta reda på ditt valresultat, gå till BBC Val 2015.
Den konservativa arbetsmarknadsministern Esther McVey har förlorat sin plats på Merseyside till Labour.