Valkampanjen i Cardiff, Michael Fallon sade att en sådan regering skulle betyda "kaos och instabilitet".
Att höra den walesiske Tory-ledaren hade inte läst sitt partis brittiska manifest, herr Fallon sade att det var "väl värt att läsa".
Labour sade att de konservativa inte hade uteslutit en "farlig pakt med UKIP".
Fallon berättade för BBC Wales att det fanns en "hot av instabilitet, att sätta vår ekonomiska återhämtning i fara, om du hamnar i en minoritetsregering".
"Det står klart att Labour inte kan bilda en regering på egen hand och en hopkokad koalition eller minoritetsregering, beroende på stöd från andra partier dag efter dag, helt enkelt är ett recept på kaos och instabilitet.
"Det enda sättet att ha en säker, viss regering som skulle fortsätta återhämtningen och de 50 000 nya jobben i Wales är att rösta konservativ."
En talesman för Welsh Labour svarade: "Torierna har konsekvent inte uteslutit en farlig pakt med UKIP, som skulle riskera de tiotusentals arbetstillfällen som är beroende av Storbritanniens plats i hjärtat av EU."
Talaren tillade: "IFS [Institute for Fiscal Studies] lyfte locket på Tories extrema utgiftsplaner idag, vilket skulle vara katastrofalt för Wales."
Liberaldemokratisk kandidat Roger Williams sade att inget parti skulle vinna en majoritet och en "ostabil regering... drog kraftigt till vänster eller höger" skulle "dra oss alla kära".
"Det är därför vi behöver liberaldemokraterna i regeringen, som tillhandahåller en stabil regering som kan bygga upp både en starkare ekonomi och ett rättvisare samhälle."
Den konservativa försvarsministern har varnat en minoritet av labourpartiets brittiska regering, eller "kobblerad" koalition som involverar Plaid Cymru och SNP, skulle äventyra den ekonomiska återhämtningen.