次の佐藤政権では政調会長を務めた後、第2次佐藤内閣の2度目の改造内閣で通商産業大臣、第1次・第2次田中内閣で再び外務大臣、第2次田中改造内閣・三木内閣で大蔵大臣を務め、内政外政にかかわる要職を歴任した。佐藤内閣では通産相として日米繊維交渉の解決を託され、大平自身も意欲的に取り組んだというが、交渉の進展が芳しくないと感じた佐藤は大平を事実上更迭し、ライバルの宮澤喜一を後任に据えた（結局宮澤も繊維交渉は解決できず、田中角栄通産相の裁量によって妥結を見る）。大平の属する派閥宏池会は池田の死後前尾繁三郎が会長となり、世話人を前尾系の政治家で固めていたが、大平は派内の若手議員を集めて派中派の「木曜会」を作り、独自に政治資金の世話などをするようになった。1970年の総裁選で、佐藤は「前尾が出馬しなければ内閣改造をして宏池会を優遇する」と約束するが、これが反故となったことで前尾は求心力を失う。翌1971年（昭和46年）、田中六助ら木曜会に担がれる形の「大平クーデター」で前尾にかわって大平が宏池会会長に就任、名実ともにポスト佐藤時代のリーダー候補として名乗りをあげた。以後1980年（昭和55年）の死去まで派閥の領袖の座にあった。三角大福の争いとなった1972年（昭和47年）総裁選では3位につけ、その後も田中角栄と盟友関係を続ける。田中内閣で外務大臣だったときに中国を訪問、それまでの台湾との日華平和条約を廃し、新たに日中の国交正常化を実現させた。日中国交正常化における大平の役割について、倪志敏著『田中内閣における中日国交正常化と大平正芳(その1-その4)』が最も詳しい。その後、1974年（昭和49年）12月の田中金脈問題で田中が総理を辞任すると、蔵相だった大平はポスト田中の最有力候補となり田中派の後押しを背景に総裁公選での決着を主張。しかし椎名裁定により総理総裁は三木武夫に転がり込んだ。三木内閣では引き続き蔵相を務めるが、この時に値上げ三法案（酒・たばこ・郵便値上げ法案）が廃案になったことによる歳入欠陥に対処するために10年ぶりの赤字国債発行に踏み切り、以後、日本財政の赤字体質が強まったことが後年の消費税導入による財政健全化への強い思いへとつながっていく。1976年（昭和51年）の三木おろしでは再び総裁を狙うが、最終的に福田赳夫と「2年で大平へ政権を禅譲する」としたいわゆる「大福密約」の元で大福連合を樹立。福田内閣樹立に協力し、幹事長ポストを得て、福田首相・大平幹事長体制が確立した。保革伯仲国会では大平幹事長は「部分連合（パーシャル連合）」を唱えて野党に協調的対応を求め、国会運営を円滑化に努める。
フランスの戦車に関する技術は第二次世界大戦により途絶してしまい、戦後、フランス軍はアメリカ合衆国から供与されたM47パットンなどを装備したが、1950年代から新型主力戦車を独自開発する道を模索していた。折り良く、隣国の西ドイツも新型主力戦車の開発構想を立てていたため共同開発する事となった。この戦車は標準戦車と呼称され、1957年に両国間に協定が結ばれた。協定では標準戦車に対する要求仕様が定められ、両国が別々に開発した戦車を試験し、性能が良好な車両を両国が採用することとなっていた。この標準戦車には、当時出現し始めた対戦車ミサイルや歩兵用携帯対戦車兵器への対抗策として機動力が求められ、装甲防御力はそれほど求められていなかった。フランスでは1959年から試作車の製作が始まり、翌1960年には試作車が完成し、試験が開始された。フランスが開発した標準戦車の試作車両は車高を押さえるためにイスパノ・スイザ製対向12気筒多燃料液冷ディーゼルエンジンが採用され、目標を素早く発見し先手を打つために視察装置も重視し、車長用の展望塔は腰高に設計された。主砲は105mm砲であったが、西ドイツの標準戦車が採用した当時、西側諸国の標準戦車砲となりつつあったイギリス製L7A1 105mm砲ではなく独自開発のCN-105-F1 105mm砲を搭載した。56口径（約6メートル）という長大な砲身を持つこの砲は当初、G弾という特殊なHEAT（対戦車榴弾）専用であり、ベアリングにより弾頭の周囲だけ回転させることで弾道を安定させつつ成型炸薬弾の性能をフルに発揮できるという触れ込みだったが、L7用のHEAT弾と比較してコストが高いうえに構造上実質的な弾頭の直径が小さくなるために威力も劣る（HEATの威力は弾頭直径に比例）という本末転倒な結果となり、結局後にAPFSDS（装弾筒付翼安定徹甲弾）も開発され積載された（ただしイスラエル国防軍がM4中戦車を独自改良して同砲を搭載したM51スーパーシャーマンは、エジプト・シリア軍の使用したソ連製戦車をG弾で多数撃破している）。砲塔内にはエアコンプレッサーとブロアーを搭載しており、発砲後の排煙と装薬残滓の排出はこれによる高圧送風で行い、主砲排煙器は装備されていない。副武装として主砲に並置する形で12.7mm重機関銃（改良型のB2は20mm機関砲）を装備する。この機関銃は諸外国の一般的な戦車の同軸機関銃と異なり、主砲の上下動と同調させる他に、独立して俯仰角を取ることができる（-8~+20、独立して動作させた場合は+40まで）。これは、対空射撃に使用する事を念頭に置いたためである。また、車長用展望塔には7.62mm機関銃を装備している。1962年から標準戦車の西ドイツ・フランス両国にイタリアを加えた三カ国による共同試験が始まり、イタリアはこの試験結果から導入する戦車を決定するとしていた。同時期にドイツ国内に於いても西ドイツ製標準戦車（後のレオパルト1）の試験が開始されており、車体総重量ではフランス製標準戦車の方が軽かったにも関わらず、西ドイツ製標準戦車の方が僅かに加速性や速度で勝っていた。この試験後、フランス製標準戦車はAMX-30と命名され、試験結果に満足したフランス陸軍は1963年に正式採用を決定し、西ドイツでも自国製標準戦車、レオパルトの採用を決定したため標準戦車構想は頓挫してしまった。この後、財政難などによりAMX-30の量産は1965年までずれ込んだが、以降は順調に量産が進み、1974年まで量産が続行された。NATO標準戦車の座はレオパルトに奪われたが、スペインでAMX-30EM2としてライセンス生産され、ギリシャ、キプロス、サウジアラビア、アラブ首長国連邦、カタール、ベネズエラなどに輸出された。現在も改良を重ねられながら使用が続けられ、後継車であるルクレールと共に配備されている。