Italian kärsittyä nöyryyttävän murskatappion saksalaisille ja itävaltalaisille Caporetton taistelussa lokakuussa 1917 Cadorna siirrettiin uuden pääministerin Vittorio Orlandon määräyksestä syrjään ja Diaz nimitettiin 8. marraskuuta hänen tilalleen pääesikunnan päälliköksi, mikä tosiasiassa merkitsi Italian ylipäällikön tehtäviä. Diaz sai Italian armeijan takaisin jaloilleen, ja Itävalta-Unkarin hyökkäys Piaven luona kesäkuussa 1918 torjuttiin menestyksekkäästi. Maan hallituksen painostuksesta Diaz määräsi Italian armeijan myös vastahyökkäykseen, ja heinäkuun alkuun mennessä itävaltalaiset lyötiin. Lopullisesti Itävalta-Unkarin armeija murskattiin Vittorio Veneton taistelussa lokakuun 1918 lopussa. Aivan maailmansodan loppuvaiheessa saavutettu voitto teki Diazista suositun. Hänet ylennettiin ensin armeijakenraaliksi ("generale d’esercito") ja nimitettiin myöhemmin ylimmän sotaneuvoston varapuheenjohtajaksi. Hän toimi armeijan tarkastajana, kunnes jätti aktiivipalveluksen marraskuussa 1920. Joulukuussa 1921 Diazille myönnettiin erityinen aatelisarvo "duca della victoria" (”voiton herttua”). Hän toimi sotaministerinä Benito Mussolinin hallituksessa 1922–1924, mutta joutui vetäytymään tehtävästä terveysongelmien vuoksi. Vuonna 1924 hän sai vielä marsalkan sotilasarvon.