У 1977 році Аяз Муталібов обирається другим секретарем Наріманівського райкому партії Баку. З 1979 до 1982 року — міністр місцевої промисловості Азербайджанської РСР. У 1982 році призначається головою Держплану Азербайджанської РСР і заступником Голови Ради Міністрів Азербайджанської РСР. З 1989 до 1990 — голова Ради Міністрів Азербайджанської РСР. З 1989 до 1991 року — Народний депутат СРСР. 25 січня 1990 року після трагічних подій у Баку на пленумі ЦК КП Азербайджанської РСР Муталібова було обрано Першим Секретарем ЦК Компартії республіки. В травні був обраний парламентом на пост президента Азербайджану. З 13 липня 1990 до 23 серпня 1991 року — член Політбюро ЦК КПРС.