В 1977 году Аяз Муталибов избирается вторым секретарём Наримановского райкома партии Баку. С 1979 по 1982 годы министр местной промышленности Азербайджанской ССР. В 1982 году назначается председателем Госплана Азербайджанской ССР и заместителем Председателя Совета Министров Азербайджанской ССР. С 1989 по 1990 — председатель Совета Министров Азербайджанской ССР. С 1989 по 1991 год — Народный депутат СССР от Кубатлинского на­ционально-территориального избирательного округа № 211 Азербайджанской ССР. 25 января 1990 года после трагических событий в Баку на пленуме ЦК КП Азербайджана Муталибов был избран Первым секретарём ЦК Компартии республики. 19 мая 1990 года избран Верховным Советом президентом Азербайджанской ССР. Член ЦК КПСС (1990—1991). С 13 июля 1990 по 6 ноября 1991 года — член Политбюро ЦК КПСС.