Após o sucesso da Revolução Cubana em 1º de janeiro de 1959, Dorticós retornou a Cuba e foi nomeado Ministro das Leis Revolucionárias no gabinete chefiado por Fidel Castro. Nessa função, Dorticós desempenhou um papel importante na elaboração da legislação revolucionária, como a Lei da Reforma Agrária e a Lei Orgânica Básica que substituiu a Constituição cubana de 1940. Após a renúncia do presidente Manuel Urrutia, Dorticós foi nomeado chefe de Estado do Conselho de Ministros a partir de 17 de julho de 1959.