Tras consultar con el primado, el cardenal Enrique Plá y Deniel, aceptó la cartera y abandonó su cargo en Acción Católica. Sus gestiones diplomáticas lograron romper el aislamiento de la dictadura. En 1952 efectuó una gira por Oriente Medio. Llevó a cabo la firma del Concordato con la Santa Sede en agosto de 1953. El 26 de septiembre de 1953 selló la firma junto con su contraparte estadounidense, el embajador James Clement Dunn, de los llamados Pactos de Madrid, tres convenios independientes de España con los Estados Unidos. Durante su mandato también se efectuó el ingreso de España en la ONU en 1955.