С 1960 по 1974 г. Фурцева работала министром культуры СССР. На XXII съезде КПСС в октябре 1961 г. М. А. Шолохов сказал о ней, что писатели давно мечтали о таком обаятельном и умном министре. Однако затем он ловко высмеял основные положения ее выступления (призыв к молодым писателям отправиться на «стройки коммунизма»). На этом съезде Фурцева не была избрана секретарем ЦК, но членом ЦК осталась. Вернувшись домой, от отчаяния она вскрыла себе вены. Прибывшие врачи застали ее в тяжелом состоянии, но смогли спасти. В знак протеста Фурцева не явилась на заключительное заседание съезда.
В кулуарах много говорили о ее «выходке». На следующий день она была представлена Хрущевым для вывода из состава ЦК КПСС «в опросном порядке», но в последний момент Н. С. Хрущев изменил свое решение и проект подготовленного документа не прошел.
В начале марта 1962 г. Фурцева была вызвана на заседание Президиума ЦК, где от нее в резкой форме потребовали объяснений почему она не явилась на заключительное заседание съезда. Вызвали и ее мужа Н. Фирюбина, к тому времени – заместителя министра иностранных дел, избранного на том же съезде кандидатом в члены ЦК. На Президиуме ее и мужа резко критиковали. Фурцева признала свои ошибки и обещала сделать соответствующие выводы. После этого она стала более замкнутой и недоверчивой.
Как министр культуры Фурцева организовывала неформальные встречи творческой интеллигенции с членами Президиума ЦК КПСС, отчего и пошли слухи о том, что в последние годы жизни она была неравнодушна к спиртному.
В ее семье начались скандалы, она часто ссорилась с мужем, который, по словам ее подруг, был ей по-прежнему неверен. В прежней семье у Фирюбина уже росла внучка, а с Екатериной общих детей у них не было. Со Светланой, дочерью Фурцевой от первого брака, Николай Фирюбин так и не нашел общего языка.
Строптивым министром заинтересовались контрольные службы. Так, КПК при ЦК КПСС объявил ей выговор за «использование служебного положения в корыстных целях». Поводом к этому послужило приобретение за копеечную цену строительных материалов, выделенных на реконструкцию Большого театра, для постройки личной дачи. Дачу отобрали, но 25 000 рублей, которые она внесла за строительство, ей все же возвратили.
Фурцева любила искусство, ей нравилось делать дорогие подарки и устраивать масштабные выставки. На 70-летие Н. С. Хрущева в апреле 1964 г. она подарила ему одну из трех в мире полных коллекций всех марок, выпущенных в СССР. Точную стоимость этого подарка не могут назвать даже знатоки филателии. Кроме того, она подарила американскому ценителю искусства миллионеру Арманду Хаммеру знаменитую картину «Черный квадрат» К. Малевича, с которым дружила. После этого в личном разговоре с Хаммером она упомянула, что в России 42 картины Рембрандта и ни одной работы Гойи, тогда миллионер привез ей картину последнего.
Именно Фурцевой Москва обязана тем, что целую неделю там экспонировалась «Джоконда» гениального Леонардо да Винчи. Е. Фурцева лично договорилась с французским послом, чтобы знаменитую картину задержали по пути из Японии в Париж, и добилась, чтобы военные сделали для нее уникальную защитную капсулу.
Часто Екатерина Алексеевна оказывала неоценимую помощь артис там и музыкантам. Святослав Рихтер, знаменитый пианист, вспоминал, что ему запретили отправиться в Западную Германию на похороны матери из-за того, что она уехала на Запад с отступавшими немцами. Благодаря Екатерине Фурцевой он получил разрешение. Сыну скульптора Льва Кербеля она нашла редкое и действенное лекарство, добилась квартиры для режиссера Юрия Любимова. Известный Театр на Таганке был построен по ее просьбе, обращенной к М. А. Суслову. Концерты знаменитых иностранных артистов, постройка учреждений культуры, защита архитектурных памятников, открытие фестивалей, создание кинофильмов – все это не обходилось без ее участия. Одно время Фурцева курировала даже создание «хрущевских микрорайонов».
Не обладая специальными знаниями, она имела целый штат консультантов (профессоров и доцентов), которым доверяла и с которыми постоянно советовалась по различным вопросам.
За границей она также пользовалась широкой известностью. Так, Екатерине Алексеевне подарила свою фотографию с шутливой надписью «Екатерине от Елизаветы» бельгийская королева. По ее просьбе знаменитый художник Марк Шагал передал Пушкинскому музею 75 своих литографий. Фурцева дружила со знаменитой певицей Марией Калласс. На одном из приемов она лично познакомилась с обаятельным итальянцем Антонио Гирингелли – директором знаменитого итальянского театра «Ла Скала». А. Гирингелли был уже много лет заочно влюблен в Фурцеву, собирал ее фотографии и заказывал по ним ее художественные портреты, но он боялся заговорить с ней о своих чувствах, услышать ее отказ и поэтому долгие годы его любовь оставалась платонической. Конечно, Фурцева понимала, что эта любовь ничего хорошего ей не сулит, а потому она должна была держать свою привязанность втайне. Интересно то, что даже влюбленности Антонио Гирингелли Екатерина Алексеевна придала государственный оттенок – с того времени советские оперные певцы стажировались в его театре.