След Деветнадесетомайския преврат през 1934 г. Атанасов е прехвърлен на служба в Щаба на армията, като началник отдел. В началото на 1935 г. е повишен в генерал-майор и назначен за инспектор на пехотата. Същата година е назначен на длъжност офицер за поръчки при кабинета на министъра, а от април до ноември е министър на вътрешните работи и народното здраве в правителството на Андрей Тошев.