1966年，“文化大革命”爆发，一些老干部一夜之间成了“三反分子”，吴桂贤感到很不理解。她到北京学习时，总是把毛主席、周总理的讲话认真记在笔记本上。回到单位后，她努力按照党中央的政策办事，制止“造反派”的一些过激行为。1968年，“文化大革命”的斗批改告一段落，各地开始成立革命委员会。吴桂贤作为“老中青”三结合的青年干部被提拔到陕西省革命委员会，又连续在党的“九大”、“十大”、“十一大”上被选为中央委员。