En 2011, elle entre en tant que représentante à la Seconde Chambre, remplaçant le chef démissionnaire du parti, André Rouvoet. En effet, alors qu'elle est placée sixième sur la liste aux élections législatives de 2010, le parti remporte cinq sièges. Elle est réélue en 2012 et 2017.
À la suite de l'impossibilité constatée de former un cabinet de coalition avec la Gauche verte (GL) en 2017, le Premier ministre Mark Rutte se tourne vers l'Union chrétienne. Bien que le parti ne dispose que de cinq mandats parlementaires, il s'agit d'une majorité aux côtés du Parti populaire pour la liberté et la démocratie (VVD), de l'Appel chrétien-démocrate (CDA) et des Démocrates 66 (D66). Le , Carola Schouten est de ce fait nommée vice-Première ministre et ministre de l'Agriculture, de la Nature et de la Qualité alimentaire dans le cabinet Rutte III. Cette fonction existe jusqu'en 2010, lorsque Maxime Verhagen succède à Maria van der Hoeven et Gerda Verburg, devenant ministre des Affaires économiques, de l'Agriculture et de l'Innovation. En 2012, Henk Kamp devient ministre des Affaires économiques, supervisant également la politique agricole.
En tant que ministre de l'Agriculture, de la Nature et de la Qualité alimentaire, Carola Schouten doit faire face aux manifestations d'agriculteurs en 2019 et 2020. En 2021, elle annonce que le roiGuillaume-Alexandre devra, à partir du , maintenir ouvert au moins 51 semaines par an le domaine royal Het Loo s'il souhaite conserver les subventions publiques pour l'entretien du domaine. Jusque-là, le domaine était fermé au public en saison de chasse pour l'usage du roi[2].
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