Hallengren was van 2002 tot 2006 staatssecretaris van Onderwijs onder premier Göran Persson en was in die rol verantwoordelijk voor kleuterschoolonderwijs en jeugd- en volwasseneneducatie. Na de parlementsverkiezingen van 2006 werd Hallengren lid van de Riksdag. Daar had zij onder andere sociaal beleid, gezondheids- en ouderenzorg en gehandicaptenbeleid in haar portefeuille..