President Gustavo Díaz Ordaz (1964-1970) benoemde hem hoofd van het DFS. In deze periode diende de veiligheidsdienst als geheime politie die het regime van de Institutioneel Revolutionaire Partij (PRI) steunde en tegenstanders uit de weg ruimde. In 1970 benoemde president Luis Echeverría (1970-1976) hem tot onderminister van binnenlandse zaken, waarmee hij een van de belangrijkste organisatoren was van de Vuile Oorlog uit de jaren 70. Hoewel Gutiérrez Barrios met harde hand communistische guerrillastrijders die het Cubaanse voorbeeld wilde volgen bestreed, was hij een persoonlijke vriend van de Cubaanse dictator Fidel Castro. Gutiérrez Barrios richtte de 'Witte Brigade' op, een doodseskader om linkse dissidenten te elimineren.