Em janeiro de 2001, com o apoio dado pelo partido de Sergio Arouca (PPS) ao candidato eleito à prefeitura do Rio de Janeiro, Cesar Maia (PFL), Arouca assumiu a Secretaria Municipal de Saúde. Nessa época, o contexto da saúde no município era considerado “uma crise crônica”. A secretaria vinha de uma gestão de nove anos do médico Ronaldo Gazolla e pela primeira vez, depois de uma continuidade de quase dez anos, haveria uma ruptura. Arouca acreditava que seu grande desafio era essa ruptura. Ele não queria reproduzir o modelo assistencial adotado até então. Pensava em introduzir uma filosofia distinta, priorizando a atenção básica e repensando o espaço da assistência de maior complexidade no contexto do sistema de saúde do Rio de Janeiro. Logo no início, ele apresentou à prefeitura a proposta de estruturação de 650 equipes de saúde da família. Essa proposta foi rechaçada e engavetada – dados de 2004 mostram o Rio de Janeiro como uma das capitais brasileiras onde o Programa Saúde da Família estava mais atrasado. Para a equipe de Arouca, esse programa iria viabilizar uma mudança radical no modelo de atenção. Ele permitiria que as pessoas fossem atendidas nas suas próprias comunidades e em locais próximos a suas residências por uma equipe multiprofissional. Os hospitais mudariam o seu perfil, funcionando como centros de referência para atendimento de grandes emergências e para as patologias que necessitassem de especialização.
Dentro dessa reestruturação do papel dos hospitais, a idéia era buscar a integração entre todo o complexo assistencial, começando com a Zona Sul como modelo. Os hospitais Miguel Couto, Hospital da Lagoa, os centros, unidades e ambulatórios de saúde entrariam em articulação, rompendo com a visão de que os hospitais consomem todos os recursos. Mas, o paradigma disso era a ampliação radical da equipe do Programa Saúde da Família, que iria atuar na atenção básica.
A equipe tinha também uma grande preocupação com o que eles chamavam de modernização da gestão. A Secretaria Municipal do Rio concentrava toda a parte administrativa, de gestão de controle, de compras, de gestão de pessoal, ficando extremamente centralizada. O objetivo era começar uma descentralização a partir das Coordenações de Áreas Programadas (CAPs) existentes no município. Também era de interesse da equipe o fortalecimento do controle social, do conselho municipal de saúde e dos mecanismos de gestão coletiva e colegiada dentro da secretaria.
Foi um período de grande tensão entre essas idéias novas que ele trazia e a equipe da prefeitura. Arouca se sentia angustiado por não conseguir colocar em prática seu principal projeto, o Programa Saúde da Família. Uma de suas maiores dificuldades foi na área econômico-financeira, na qual ele considerava haver uma excessiva centralização na prefeitura, deixando a Secretaria de Saúde sem poder exercer o seu orçamento. Para ele, os recursos da secretaria estavam tão concentrados na prefeitura que sua autonomia como secretário era limitada. Havia um conflito de visões entre a equipe de Arouca e a da prefeitura. O prefeito achava que Arouca queria uma administração independente para a saúde, Arouca entendia que o que essa “independência” estava dentro da lógica de filosofia do Sistema Único de Saúde.
Apesar das dificuldades, três fatos pontuais tiveram grande importância na época, chamando muita atenção da mídia. O primeiro foi a introdução de um novo tipo de dengue no município, o dengue tipo 3, podendo causar uma epidemia de dengue hemorrágico. Arouca teve uma grande preocupação em preparar a secretaria para isso, elaborou relatórios e identificou caminhos para o combate à doença.
Outro fato importante foi a questão da gravidez precoce em jovens adolescentes. Arouca recebeu denúncias de que diversas meninas estavam mantendo relações sexuais sem proteção com diferentes parceiros dentro dos bailes funk do Rio. Ele levou a fato à mídia e levantou uma importante discussão em torno da importância de informar, aconselhar e incentivar a prevenção.
O terceiro fato de destaque foi em relação ao atendimento precário nos asilos de idosos. A secretaria atacou isso de maneira muito enfática, denunciando uma série de episódios de maus-tratos, falta de condição sanitária e de atendimento. Houve uma grande mobilização na época para que não se repetissem situações como essas.
Apesar dessas atuações, o conflito de opiniões entre Arouca e a prefeitura estava levando a relação de ambos a um desgaste. Em maio, Arouca participava de uma reunião do Conselho Nacional dos Secretários Municipais de Saúde (Conasems), em Goiânia, quando recebeu um e-mail do prefeito considerado por ele como descortês. Sua resposta foi no mesmo tom, desencadeando uma troca de e-mails que explicitavam esse conflito. Isso resulta na demissão de Arouca. Pouco antes, nesse mesmo dia, ele havia recebido uma homenagem na reunião do Conasems ao ser escolhido como o novo coordenador de todos os secretários municipais de Saúde do Brasil.