I 2009 ble han på nytt innvalgt på Stortinget fra Hordaland, og fikk plass i Stortingets utenriks- og forsvarskomité. Han ble valgt til parlamentarisk leder, men ble kort tid senere utnevnt til barne- og likestillingsminister i Jens Stoltenbergs andre regjering den 20. oktober 2009, som første mann i denne stillingen. Fra 1. januar 2010 ble inkluderingssaker overført til barne- og likestillingsdepartementet fra Arbeids- og inkluderingsdepartementet. Gina Barstad møtte for Lysbakken på Stortinget mens han var statsråd.