En agosto de 2018, asumió como ministra de Medio ambiente del segundo gobierno de Sebastián Piñera. En ese rol ejerció como presidenta de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático («COP25»), inicialmente agendada para realizarse en Santiago, pero que tras las protestas de 2019 fue trasladada a Madrid. Durante la conferencia, realizada entre el 2 y el 15 de diciembre, recibió diversas críticas negativas por su gestión, provenientes de la Unión Europea, Greenpeace, delegaciones y ONG ambientalistas. Más tarde, fue interpelada por la Cámara de Diputados de Chile, siendo interrogada por el cuestionado rol negociador de Chile en la COP25, y también por la negativa del gobierno de firmar el Acuerdo de Escazú.