"העסק הביש", פרשת הפעלתם של יהודים במצרים על מנת להביא לסיכול פינוי תעלת סואץ על ידי המעצמות ביולי 1954, הביא לחילוקי דעות בשאלה "מי נתן את ההוראה" ולהאשמתו של לבון במתן ההוראה הפזיזה להפעלת החוליה. על מנת לפתור שאלה זו הוקמה בחשאי ועדה בראשות הרמטכ"ל לשעבר, יעקב דורי, ונשיא בית המשפט העליון יצחק אולשן. ועדת אולשן-דורי פעלה בינואר 1955 ושמעה מספר עדויות, בהן עדותו של פרס. בעדותו מסר פרס חוות דעת שלילית על לבון, ותיאר אותו כחסר אחריות וכהרפתקן. הוועדה קבעה כי אינה יכולה לקבוע ממצא מדויק באשר לאשמתו של לבון. לבון ראה בפעולת הוועדה קנוניה שנועדה לחסלו פוליטית, ושנרקמה בין ראש אמ"ן, בנימין גיבלי, הרמטכ"ל דיין ומנכ"ל משרד הביטחון פרס. ב-12 בפברואר 1955 הודיע לבון לראש הממשלה שרת כי אין ביכולתו לעבוד עוד עם "אויביו בנפש", כאשר הכוונה בעיקר לפרס. על אף סלידתו האישית של שרת מפרס (ביומניו כתב שרת באותם הימים: "אני שולל את פרס תכלית השלילה, ורואה בעליית קרנו קלקלה מוסרית ממארת ביותר. אקרע קריעה על המדינה אם אראנו יושב על כיסאו של שר בישראל") החליט שרת להותיר את פרס במשרתו. בפברואר 1955 התפטר לבון, ובן-גוריון שב לשמש בתפקיד שר הביטחון.
מלחמת סיני (1956).
שובו של בן-גוריון לתפקיד שר הביטחון, ולאחר מכן לתפקיד ראש הממשלה, היה לרוחו של פרס. פרס היה מאנשיו המובהקים של בן-גוריון, ובן-גוריון ראה בו את אחד מבעלי הפוטנציאל המנהיגותי בין אנשיו. בן-גוריון נקט בקו אקטיביסטי, ויזם עימות עם מצרים של גמאל עבד אל נאצר, במטרה לפגוע במצרים במתקפת מנע, בטרם זו תספיק להתחמש ולהתעצם באופן שיסכן את קיומה של ישראל. הצמרת הביטחונית, פרס ודיין, ראו עמו עין בעין. בראשית 1956 חלו חילופי שלטון בצרפת. גי מולה הסוציאליסט עלה לראשות הממשלה, והביא עמו את שר ההגנה מוריס בורז'ס-מונורי, ואת שר החוץ כריסטיאן פינו. המשטר החדש גילה אהדה לישראל מיום כינונו, וראה צורך באקטיביזם צרפתי במישור הבינלאומי. בעיית אלג'יריה, שהלכה והחריפה, הביאה אף היא להידוק הקשרים עם ישראל, בשל ההנחה שישראל היא אויב המשטרים הרדיקלים בעולם הערבי התומכים בנסיגה צרפתית מאלג'יריה. מאחורי הקלעים נדונה מזה זמן מה האפשרות לפלישה אנגלו-צרפתית לתעלת סואץ, שהולאמה על ידי נאצר, אם כי הבריטים התמהמהו בהחלטה, ונמנעו מכל מגע ישיר עם ישראל בעניין זה.
ב-20 בספטמבר 1956 הגיעו לפגישה עם פרס בתל אביב שני שליחים צרפתים – מקבילו של פרס בתפקיד מנכ"ל משרד הביטחון הצרפתי, אבל תומא והקולונל לואי מאנז'ן. שניים אלו רמזו לפרס כי צרפת מוכנה לסייע סיוע צבאי פעיל לתקיפה ישראלית בסיני. בעקבות פגישתו עם השניים יצא פרס לפריז לפגישה עם פינו. משליחות זו שב כשהוא מעודד, ודיווח לדיין ולבן-גוריון כי פינו מאוכזב מעמדת המעצמות בנוגע למצרים ולפינוי תעלת סואץ, ורואה אף אפשרות לפעולה צבאית נגד נאצר.
לאחר שנודעה לבן-גוריון עמדת שר ההגנה הצרפתי, הוחלט לשלוח לצרפת משלחת בהשתתפות משה כרמל, גולדה מאיר, דיין ופרס, כדי לתאם השתתפות ישראלית במבצע מערבי לכיבוש התעלה. ב-28 בספטמבר 1956 יצאה המשלחת לביזרטה שבתוניס, ומשם לפריז. בוועידה שהתקיימה בביתו הפרטי של מאנז'ן בפרבר סן ז'רמן בפריז (ועל כן ידועה כ"ועידת סן ז'רמן"), הוסכם באופן כללי על תוואי המבצע המתוכנן: פלישה ישראלית לסיני שאליה יצטרפו הבריטים והצרפתים, ועסקת נשק גדולה שנועדה להבטיח את ההצלחה הישראלית במבצע.
ב-10 באוקטובר 1956, בפרבר סן דומיניק בפריז, חתם פרס על הסכם עם תומא, שבו הועלה על הכתב שיתוף הפעולה הישראלי-צרפתי, משלוחי הנשק, ותוואי התקיפה המתוכננת. בימים שלאחר מכן אישרו הממשלות הנוגעות בדבר את ההסכם. לאחר שאישרה ממשלתו של אנתוני אידן את הסכמתה והשתתפותה, הייתה הדרך פתוחה אל מלחמת סיני.
ב-22 באוקטובר 1956 ליווה פרס את בן-גוריון ודיין בנסיעה חשאית נוספת לפריז, שהתקיימה בפרבר הסמוך לפריז, סוור. בן-גוריון, פרס ודיין נועדו עם ראשי הממשל הצרפתי – מולה, בורז'ס-מונורי ופינו. הוועידה, "ועידת סוור", גיבשה באופן סופי את כל תוכנית הפעולה המשולשת, ששילבה את תוכנית "מבצע מוסקטר" במבצע ישראלי שיכונה "מבצע קדש".
אחרי מלחמת סיני (1957-1960).
הניצחון במלחמת סיני הביא להקלת מה בתחושת האיום הביטחוני, ונראה היה כי סיבוב נוסף במערכה שבין ישראל למדינות ערב עודנו רחוק. פרס שקד על חיזוק צה"ל בעזרת רכש ובמחקר. בשנת 1957 סלל פרס את היחסים הביטחוניים עם גרמניה המערבית, כאשר נפגש עם שר ההגנה הגרמני פרנץ יוזף שטראוס והוסכם על מתן סיוע צבאי. פגישה זו, והפגישות שלאחריה, התנהלו בחשאי.
יחד עם מאמצי הרכש, נוצרה בתקופה זו תשתית לייצור נשק ותחמושת מכל הסוגים במדינת ישראל. התעשייה האווירית, שהחלה את דרכה בשנת 1953 ברכש של ציוד לתיקון מטוסים מארצות הברית. בשנת 1960 החלו המפעלים לייצר, ברישיון צרפתי, את מטוס האימון, פוגה מגיסטר, ששימש בזמן מלחמת ששת הימים אף כמטוס תקיפה. נשק וחימוש לחילות השדה יוצרו אף הם, והחל ייצורו ההמוני של התת מקלע "עוזי". הונחה התשתית לייצור טילים והוקמה הרשות לפיתוח אמצעי לחימה. פרס סייע לכל אלה בתפקידו כמנכ"ל משרד הביטחון.
הכור בדימונה (1957).
באוקטובר 1957 נחתם בין ישראל ובין צרפת הסכם סודי לבניית כור גרעיני על אדמת ישראל, וכן על הקמת מכון הפרדה לפלוטוניום, עובדה המעידה על שימוש בכור לצרכים צבאיים. על פי חזונו של בן-גוריון, שפרס היה שותף לו, היה על ישראל להצטייד בנשק גרעיני. בנושא טעון זה היו הדעות חלוקות. לא ידוע עד כמה שיתף בן-גוריון את שריו בהחלטות ובהסכמים המפורטים שנחתמו עם צרפת; החוקר אבנר כהן סבור כי החליט זאת על דעת עצמו, מבלי ליידע את ממשלתו. עם זאת, ברור כי פרס היה בסוד ההחלטה, ופעל לקידומה, ובין היתר גייס תרומות למימון בניית הכור.
הקריה למחקר גרעיני החלה להיבנות בתקופת כהונתו של פרס כמנכ"ל משרד הביטחון. גם אחר כך, כששימש סגן שר הביטחון וחבר הכנסת, פעל לקידום החימוש הגרעיני של ישראל. בנאומים פומביים התייחס פרס לעניין בעקיפין כ"יתרון איכותי" או "בסיס טכנולוגי".
תחילת דרכו הפוליטית (1959–1981).
סגן שר הביטחון (1959-1965).
בבחירות לכנסת הרביעית התמודד פרס לראשונה במקום ה-24 ברשימת מפא"י, וב-3 בנובמבר 1959 נבחר לראשונה לחבר הכנסת. כניסתו לכנסת איפשרה את מינויו כסגן שר הביטחון, והוא החל משמש בתפקידו ב-21 בדצמבר 1959.
מבחינה פוליטית היו שנים אלו מאופיינות במריבה בין-דורית בצמרת מפא"י. בן-גוריון ניסה לטפח דור של צעירים, ובהם: דיין, פרס, אבא אבן וטדי קולק. ומנגד, אנשי העלייה השלישית, כפנחס לבון, ובמיוחד "השלישייה" – גולדה מאיר, זלמן ארן ופנחס ספיר – חשו כי בן-גוריון עומד להעביר את לפיד ההנהגה "מעל לראשיהם" לדור הצעיר, מבלי שתינתן להם ההזדמנות להנהיג. שבתי טבת מביא ציטוט של פרס, כי "הוא ובני דורו אינם זקוקים למאבק בזקני מפא"י כדי לפנותם מן הדרך לשלטון, הזמן יעשה זאת עד מהרה". לאחר ניצחונה הגדול של מפא"י בבחירות, ובהיותו מספר 2 בביטחון, כאשר אחרים ובהם משה דיין הוסטו הצידה (דיין מונה לשר החקלאות ושימש בתפקיד משני זה במשך חמש שנים) – חש פרס כי דרכו אל ההנהגה סלולה.
פרס המשיך, לצד בן-גוריון, לשקוד על הפיתוח הביטחוני. אחד ההישגים בשנים אלה היה שיגור הרקטה שביט 2 ביולי 1961. מאחורי שיגור הרקטה עמד מרוץ חימוש אזורי, שבו נעזרה מצרים במדענים גרמנים לייצור טילים, ונטען שגם נשק בלתי קונבנציונלי. בשנים אלו המשיך פרס לתמוך בקשר עם צרפת כספקית הנשק העיקרית של מדינת ישראל, מול קולות אחרים במערכת הביטחונית, שמייצגם היה הרמטכ"ל חיים לסקוב. אלה קראו להתקרבות אל ארצות הברית וקבלת נשק אמריקני, שאותו ראו כעדיף על המערכות הצרפתיות. ויכוח זה עורר עימות ראשון בין פרס לבין ראש אג"ם, אלוף יצחק רבין, שהיה בין התומכים העיקריים בגישתו של לסקוב.
מאחורי הקלעים המשיכה לרחוש העשייה בעניין הכור הגרעיני. לאחר החשיפה של "הניו יורק טיימס" בשנת 1960, הפך הנושא לסלע מחלוקת בין ישראל לארצות הברית, וזה החריף עם בחירתו של הנשיא ג'ון פיצג'רלד קנדי. בן-גוריון ניסה להפיס את דעתם של קנדי ושל נשיא צרפת, דה גול, שהיה כנראה בסוד הפיתוח הגרעיני של ישראל, אך עד לשנת 1963 עמד תחת לחץ כבד של קנדי להפסיק את תוכנית הגרעין. חשיפתה של התוכנית הביאה לדיון ציבורי בשאלת הגרעין. הדיון, שאותו קידם "הוועד לפירוז גרעיני של המזרח התיכון" בראשות חבר הכנסת לשעבר אליעזר ליבנה, הביא ליצירת "מחנה גרעיני" ו"מחנה אנטי גרעיני" בתוך הממשלה. עם המחנה הגרעיני נמנו פרס ויושב ראש הוועדה לאנרגיה אטומית, ארנסט דוד ברגמן. התפטרותו של בן-גוריון מתפקיד ראש הממשלה ב-1963 הביאה את המחנה הגרעיני לעמדת מיעוט, ועם פרישתם של פרס וברגמן מתפקידיהם לא היה עוד למחנה הגרעיני כוח בתוך הממשלה. נראה כי ראש הממשלה, לוי אשכול, נכנע ללחץ האמריקני והקפיא את תוכנית הגרעין. פרס העלה את העניין במרומז, בכינוי "המחדל הביטחוני החמור", כנושא לניגוחו של אשכול במערכת הבחירות לכנסת השישית ב-1965, כשהיה כבר ברפ"י. אולם לאחר מלחמת ששת הימים נראה כי המאזן הפוליטי השתנה, והתוכנית חודשה.
ברפ"י (1965-1968).