Tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ III của Đảng (9/1960), ông được bầu làm Uỷ viên dự khuyết Ban chấp hành Trung ương Đảng, bổ nhiệm giữ chức Thứ trưởng Bộ Thủy lợi và Điện lực kiêm Phó Chủ nhiệm Ủy ban trị thủy và khai thác sông Hồng, sau đó được Quốc hội cử vào trọng trách mới Bộ trưởng Bộ Thủy lợi và Điện lực (1963) thay thế ông Dương Quốc Chính, Bộ trưởng Bộ Thủy lợi (1964 – 1973) , kiêm Chủ nhiệm Uỷ ban trị thủy và khai thác sông Hồng. Ông có biệt danh ông Tấn thủy lợi và có công hàng đầu trong kiến tạo nên bộ máy thủy lợi Việt Nam vào những năm 60, 70 của thế kỷ trước; xây dựng và quản lý hệ thống các công trình thủy lợi, thủy điện và phòng, chống thiên tai, nổi bật là việc quy hoạch trị thủy sông Hồng và hệ thống thủy lợi đồng bằng Bắc Bộ.