2005年5月，已经步入政坛十多年的吕清海迎来人生中的最关键时刻。彼时，神马集团虽然作为河南的工业骨干企业，位居全国化纤行业前列，但最终却因循规守旧的防御性经营理念，由全国企业500强排名中的前200位倒退到近600位，旗下十几家子公司陷入亏损。

面对如此局面，仕途得意的吕清海再次成为这家有着17000多名员工的国有企业掌门人。直到4年后的2009年，被调至郑州担任河南省工业和信息化厅党组书记、副厅长。

任职神马集团期间，吕清海主导了下属上市公司神马股份的股权分置改革，并先后投资数百亿元，上马了让人眼花缭乱的新项目。