Auditrice au Conseil d'État (1992-98)
Conseillère auprès du chef du service juridique et technique de l'information et de la communication (1993-98)
Maître de conférences à l'IEP Paris (1992-98)
Commissaire du Gouvernement près l'assemblée du contentieux du Conseil d'État (1995-98)
Chargée de mission (1998-2000), puis conseillère technique (2000-02) à la présidence de la République
Secrétaire générale adjointe, chargée des études (2002-04), porte-parole (2004-07), conseillère politique (2008-13), puis secrétaire générale déléguée (2013-15) de l'UMP
Députée des Yvelines (2002-07 et 2012-16)
Ministre de l'Enseignement supérieur et de la Recherche (2007-11), puis du Budget, des Comptes publics et de la Réforme de l'État, porte-parole du Gouvernement (2011-12)
Présidente du groupe UMP au conseil régional d'Ile-de-France (2010-15)
Présidente de la Fondation S'engager contre l'échec scolaire (depuis 2014)
Membre du bureau politique des Républicains (depuis 2015)
Élue présidente du conseil régional d'Ile-de-France en 2015
Réélue en 2021
1ère vice-présidente de l'ARF, devenue Régions de France (depuis 2016)
Présidente du CA de l'établissement public d'aménagement Paris-Saclay et du CA de l'établissement public foncier Ile-de-France (2016-21)
Présidente du Syndicat des transports d'Ile-de-France, devenu Ile-de-France Mobilités (2016)
Présidente de l'Observatoire régional de la santé d'Ile-de-France (2016-17)
Présidente du CA de Grand Paris Aménagement (2018-21)
Présidente de la commission du Règlement du conseil régional d'Ile-de-France (2019-21)