4年3月，转任为政务官的经济部政务次长；8月10日，在张家祝请辞后接任经济部部长；11月29日，执政的国民党于地方首长选举中惨败，行政院长江宜桦宣布内阁总辞，杜紫军亦表示无意续任。毛治国内阁交接后由邓振中接任经济部长，杜紫军转任行政院政务委员，后兼任福建省政府主席、国家发展委员会主任委员。2016年1月18日，执政的国民党在总统及立委选举中惨败，行政院长毛治国宣布内阁总辞；2月1日，杜紫军转任行政院副院长。5月26日，国民党智库国家政策研究基金会改组，杜紫军担任副董事长兼代理执行长，后于12月1日离职。