Den 18. juni 2004 ble Hareide utnevnt til statsråd i Miljøverndepartementet (miljøvernminister). Da Hareide tiltrådte som miljøvernminister, 31 år gammel, ble han KrFs yngste minister noensinne. Han gikk av som statsråd sammen med resten av regjeringen etter stortingsvalget høsten 2005.