3年，被选为全国人大代表。2015年1月28日接替周生贤被任命为环境保护部党组书记，并卸任清华大学校长；2月27日被任命为环境保护部部长，成为当时国务院各部委中最年轻的正部长。2017年5月27日，陈吉宁被任命为中共北京市委委员、常委、副书记，北京市人民政府副市长、代理市长、党组书记。2017年6月27日，被免去环境保护部部长职务。2018年1月30日，陈吉宁在北京市第十五届人民代表大会第一次会议上当选北京市市长。2018年2月24日，当选为第十三届全国人大代表。