Pierwszym sekretarzem Komunistycznej Partii Azerbejdżanu został po odsunięciu Əbdürrəhmana Vəzirova, co nastąpiło w 1990 po wydarzeniach czarnego stycznia w Baku, gdy w czasie radzieckiej interwencji w obronie ludności ormiańskiej zginęło kilkuset Azerów. Mütəllibov opowiadał się za reformowaniem systemu komunistycznego, przeciwko niepodległości Azerbejdżanu, która jego zdaniem musiałaby zakończyć się wchłonięciem państwa przez Turcję lub Iran. W wyborach parlamentarnych we wrześniu 1990, które zdaniem opozycji zostały sfałszowane, kierowana przez niego partia zdobyła niemal 90% mandatów. Mimo głosów opozycji Mütəllibov nie zgodził się na rozmowy władz z opozycyjnym Ludowym Frontem Azerbejdżanu, a w celu podniesienia swojej pozycji w oczach władz centralnych kraju zorganizował referendum, w którym ludność Azerskiej SRR miała wypowiedzieć się w sprawie pozostawania państwa w ZSRR. Głosowanie z marca 1991, przy wysokiej frekwencji (74,9%), zakończyło się oficjalnie wynikiem 93,3% za "status quo".