政党轮替后，被任命为交通部部长，当时传出重用她的原因是「抗压性较强」。游内阁成立后，出任行政院客家委员会主任委员、行政院副院长等职。曾任总统府有给职资政。2005年9月26日任高雄市代理市长，是台湾首位女性直辖市市长（台湾首位女性民选直辖市市长则是陈菊）；南下高雄的叶菊兰迅速重整市府团队，完成高雄捷运调查报告，让市府摆脱捷运风暴，顺利续建捷运，在市长任内建设真爱码头、光荣码头，成功结合爱河及高雄港区，为高雄开启重要的里程，最后在礼让陈菊的情况下，未参加民进党第四届高雄市长初选，后担任陈菊竞选总部主任委