2007年10月的中共十七届一中全会，张德江连任中央政治局委员，并于2008年3月，進入溫家寶政府出任國務院副總理，兼任国务院安全生产委员会主任。任职期间，曾于2009年负责指挥造成108人死亡的黑龙江鹤岗新兴煤矿爆炸事故事故抢救、善后处理及调查工作；2010年8月，负责指挥河南航空8387号班机空难事故抢救、善后处理及调查工作；2011年在处理温州动车追尾事故中，安监局的官员称张德江下令制止残骸掩埋。