1953年3月19日,苏联武器部改组为[[苏联国防工业部]],他开始担任国防工业部部长。
1957年6月,在“[[马林科夫反党集团|反党集团]]”事件中,他站在了[[赫鲁晓夫]]这一边。
1957年12月14日,他被任命为[[苏联部长会议副主席]]兼军事工业委员会主席。<ref>加强对航空等工业的领导 苏联设立四个国家委员会 乌斯季诺夫被任命为部长会议副主席. 人民日报, 1957年12月16日第6版</ref>在他的主持下,圆满完成了[[尤里·加加林]]乘坐[[东方一号]]完成人类第一次航天飞行的任务。