Ellemann var innenriks- og sosialminister fra 2009 til 2010 og miljøvernminister fra 2010 til regjeringsskiftet i 2011. Hun var også minister for nordisk samarbeid fra 2010 til 2011. Da Lars Løkke Rasmussen på nytt dannet regjering i 2015, ble Ellemann igjen sosial- og innenriksminister. Fra regjeringsutvidelsen i 2016 til 2018 var hun minister for likestilling og nordisk samarbeid; fra 2017 til 2018 hadde hun også ansvaret for fiskerisaker.