医科大学、武汉城市建设学院等校合并为华中科技大学。2001年，卸任华中科技大学校长，转任湖北省委常委，湖北省武汉市市委副书记，湖北省武汉市副市长、代市长。2002年，周济担任武汉市市长，是继徐匡迪之后，中国第二位拥有“院士”资格的市长；不久，即被任命为教育部副部长、党组副书记。2003年3月17日，中华人民共和国国家主席胡锦涛发布第二号中华人民共和国主席令，根据中华人民共和国第十届全国人民代表大会第一次会议的决定，周济被任命为教育部部长。2008年，连任教育部部长、党组书记。2009年10月31日，被免除教