С 23 июня 2000 по 27 июня 2003 был членом ревизионной комиссии Акционерного банка (АБ) «Россия» (совладельцы и руководители банка: Юрий Ковальчук, Виктор Мячин, Михаил Клишин, Владимир Якунин; другие члены рев. комиссии: Аркадий Буравой, Наталия Давидчук, Виталий Иванов).
В октябре 2000 г. стал почетным консулом Филиппин в Санкт-Петербурге.
С начала 2001 года – председатель научного (экспертного) совета Фонда «Центр стратегических разработок «Северо-Запад» («Центр Ковальчука»; председатель правления – Ю.Ковальчук, председатель попечительского совета – академик Александр Фурсенко). Учредителями фонда ЦСР «Северо-Запад» выступили в конце 2000 года московский фонд ЦСР (председатель совета – Герман Греф, президент – Дмитрий Мезенцев, вице-президент – Эльвира Набиуллина, председатель попечительского совета – Дмитрий Козак), АБ «Россия» (В.Ковальчук, В.Мячин), пивоваренная компания «Балтика» (Теймураз Боллоев), ЦНИИ «Гранит» (Георгий Коржавин) и ОАО «Телекомин-вест». Возглавил в ЦСР «Северо-Запад» проект «Институты развития инновационной экономики».
В декабре 2001 года был назначен заместителем министра промышленности, науки и технологий РФ (министр – Илья Клебанов). В июне 2002 года был назначен первым заместителем министра промышленности, науки и технологий РФ. После назначения вышел из ревизионной комиссии банка «Россия». 27 июня 2003 членом ревизионной комиссии банка «Россия» был вместо А.Фурсенко избран Борис Ковальчук (сын Ю.Ковальчука).
2 ноября 2003 был назначен и.о. министра промышленности, науки и технологий после отставки И.Клебанова.
13 ноября 2003 на встрече В.Путина с высшими чиновниками послужил вместе с министром по антимонопольной политике Игорем Юсуфовым и министром здравоохранения Юрием Шевченко объектом президентского раздраженного окрика: «Сюда нужно смотреть! И слушать, что я говорю!» («КоммерсантЪ», 14.11.03). Юсуфов и Шевченко, в отличие от Фурсенко, в следующий состав правительства не попали.
9 марта 2004 указом президента назначен министром образования и науки в правительстве Михаила Фрадкова.
С мая 2004 года – член Правительственной комиссии по повышению результативности бюджетных расходов.
С июня 2004 года – член Морской коллегии при Правительстве РФ.
В июле 2004 года назначен председателем российских частей Смешанной Российско-Греческой комиссии по экономическому, промышленному и научно-техническому сотрудничеству, Смешанной Российско-Австрийской комиссии по торговле и экономическому сотрудничеству и Российско-Мексиканской смешанной комиссии по экономическому, торговому, научно-техническому сотрудничеству и морскому судоходству.