לעאמר היה תפקיד מפתח בהפיכת הקצינים החופשיים בשנת 1952, שהפילה את המלך פארוק הראשון והעלתה לשלטון את נגיב ולאחריו את גמאל עבד אל נאצר. בליל ההפיכה השתלט על בניין המטה הכללי של צבא מצרים כשהוא חמוש באקדח ומספר כדורים בלבד ועצר את קציני הצבא הבכירים שבו. הוא היה חבר במועצת פיקוד המהפכה, ששלטה במצרים לאחר הדחתו של המלך, וכעבור שנה קודם מדרגת רב-סרן לדרגת אלוף והתמנה ביוני 1953 לרמטכ"ל הצבא המצרי. בשנת 1956 פיקד עאמר על הכוחות המצריים במלחמת סיני ערב מלחמת סיני ניסה צה"ל להורגו באמצעות הפלת המטוס שבו טס מעל הים התיכון ("מבצע תרנגול"), אך לאחר שהופל המטוס התברר שהיו בו 16 קצינים בכירים של הצבא המצרי אך עאמר עצמו נמנע ברגע האחרון מלעלות לטיסה. בפברואר 1958 הקימו מצרים וסוריה את הרפובליקה הערבית המאוחדת, ועאמר מונה לסגן נשיא מצרים וכן למפקד הפיקוד המאוחד של הצבא המאוחד של שתי המדינות. בתפקידים אלו החזיק עד לפירוק האיחוד בספטמבר 1961.