Am 7. Mai 1987 erfolgte dann seine Ernennung zum Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit in der von Bundeskanzler Helmut Kohl geführten Bundesregierung. Ein wichtiges Ereignis in dieser Zeit war die Konferenz der Vereinten Nationen über Umwelt und Entwicklung. Im Mai 1988 sprang er in einer medienwirksamen Aktion im Neoprenanzug in den Rhein. Er wollte damit den Erfolg der Gewässerschutzmaßnahmen seit dem Großbrand von Schweizerhalle im November 1986 demonstrieren. Damals waren bei einem Werk des Sandoz-Konzerns 10.000 bis 15.000 Kubikmeter Löschwasser mit Chemikalien verseucht worden und in den Rhein gelangt. Das folgende Fischsterben hatte zu einem massiven Einsatz zur Sanierung des Flusses vom Schweizer Oberlauf bis zur Mündung geführt. Allerdings gab er zum 20. Geburtstag des Bundesumweltministeriums bekannt, dass der Grund eine verlorene Wette gegen seinen Wahlkreisgegenkandidaten von der SPD gewesen war.