Hun var miljøvernminister i Kjell Magne Bondeviks første regjering fra 1997 til 2000. Som miljøvernminister undertegnet hun i 1999 Kyotoavtalen på Norges vegne. Fjellanger var statsråd frem til regjeringen fikk søknaden om avskjed innvilget 17. mars 2000, etter å ha stilt kabinettsspørsmål og fått flertallet mot seg i Stortinget. Regjeringen ville ikke følge Arbeiderpartiets (Ap) og Høyres krav om å endre forurensningsloven dersom dette viste seg nødvendig for å kunne utbygge gasskraftverk basert på allerede eksisterende teknologi.