In de Kamer hield Gill'ard zich bezig met ontwikkelingssamenwerking en medisch-ethische vraagstukken. In november 2008 was zij medeorganisator van een internationale conferentie in Den Haag voor parlementariërs en vertegenwoordigers van organisaties van de Verenigde Naties over veilig moederschap. In januari 2010 riep Gill'ard veel kritiek op omdat zij in een bericht op Twitter de aardbeving op Haïti in verband bracht met klimaatverandering. Nadat in het najaar van 2009 borstkanker bij haar was gevonden, was ze van 9 februari 2010 tot 31 mei 2010 wegens ziekte afwezig als Kamerlid en werd ze vervangen door Keklik Yücel. Ze stond in 2010 voor de Tweede Kamerverkiezingen namens de PvdA wederom op de kandidatenlijst, maar op een onverkiesbare 54e plek en werd derhalve niet herkozen.