Den 29. november 2016 meddelte Donald Trump at han valgte Chao som ny transportminister. Nominasjonen ble godkjent av USAs senat den 31. januar 2017 og samme dag ble Chao tatt i ed som USAs transportminister. Hun trakk seg fra Donald Trumps første regjering i kjølvannet av stormingen av den amerikanske kongressen etter Trumps valgnederlag.