עם כינון ממשלת שרון במארס 2001 מונתה לבנת לתפקיד שרת החינוך. עם כניסתה לתפקיד היא הפסיקה את השימוש בתוכנית העברית כמכלול להוראת הקריאה, אחרי שתוכנית זו הוכיחה חוסר יעילות במשך אחת עשרה שנים. בשנת 2003 יזמה את חלוקת פנקס זכויות התלמיד ואחריותו לתלמידים.
לבנת ניסתה בשנת 2005 ליישם תוכנית רפורמה בבתי הספר המבוססת על דו"ח ועדת דברת, אולם לא הצליחה. בנוסף, היא לא הצליחה למנוע קיצוצים חוזרים ונשנים בתקציב המשרד, קיצוצים שכללו פיטורים המוניים. במהלך כהונתה נקשר לשמה הוספת תכנים ימניים לתכניות הלימוד. ב-14 בינואר 2006 התפטרה לבנת מתפקידה כשרת החינוך, עקב פרישת הליכוד מהקואליציה.