陈水扁2000年当选“总统”后，4月7日到台北郑南榕纪念馆参加郑南榕“殉难十一周年”纪念活动，并与叶菊兰在郑的铜像前交谈。 

2000年3月陈水扁上台后，叶菊兰成为台湾第一位女性“交通部长”。2002年2月，为争取客家族群的认同，陈水扁又请客家籍的她担任“客委会主委”一职。2004年，任“行政院”副院长。2005年 9月-12月，代理高雄市长。

叶菊兰也一向挺扁最力，即使在去年因机要费案，红衫军风起云涌、党内异声四起之际，一向甚少在中常会、中执会发言的叶菊兰，却站起来明确表达党内不应动摇，应全力挺扁，某个程度帮陈水扁稳定大局。

在谢长廷于2007年5月出线代表民进党参选2008年“总统大选”之后，叶菊兰即被视为副总统的热门人选，同年6月叶菊兰受访时也曾对“谢叶配”表示“当仁不让”。但为平衡党内不满，2007年8月15日，谢长廷宣布2008年“总统大选”副手为前“行政院长”苏贞昌，落榜的叶菊兰则是受邀担任竞选总干事。陈水扁也宣布，将悬缺已久的“总统府秘书长”职位由叶菊兰担任。