Senere ble han medlem av Fidel Castros 26. juli-bevegelse. Castro utnevnte ham til kommandant, den eneste ved siden av ham selv til å inneha denne stillingen. Han ble senere utnevnt til industriminister, sjef for Nasjonalbanken, og fungerte som instruksjonsleder for Cubas væpnede styrker, foruten å reise verden rundt som diplomat på vegne av den kubanske sosialisme. Slike posisjoner plasserte ham i en sentral rolle i å trene militæret som slo tilbake invasjonen i Bahía de Cochinos (Grisebukta), og var ansvarlig for utplasseringen av sovjetiske kjernefysiske missiler på Cuba, noe som framskyndet Cubakrisen i 1962. Han sto også i spissen for utføringen av landreformer på Cuba, og for en vellykket alfabetiseringskampanje som førte til at analfabetismen ble redusert fra 24 % til 3,9 %. Han var også ansvarlig for å gjennomgå ankene til dem som ble dømt som krigsforbrytere ved de revolusjonære domstolene, og for gjennomføringen av henrettelser av dem som var blitt dødsdømt.