Dal 12 maggio 2008 al maggio 2009 è stato sottosegretario di Stato al Lavoro, Salute e Politiche Sociali del quarto governo Berlusconi. Il 21 maggio 2009 gli è stato attribuito il titolo di vice ministro con delega alla Salute. In seguito è stato re-istituito il Ministero della salute e il 15 dicembre 2009 Fazio è stato nominato ministro. È rimasto Ministro della Salute fino al 16 Novembre 2011.