Yatsenyuk Government
Poltorak wurde am 13. Oktober vom ukrainischen Präsidenten Petro Poroschenko als Verteidigungsminister nominiert und löste am Folgetag Walerij Heletej in dieser Position ab. Er war somit der vierte Verteidigungsminister im ersten Kabinett Jazenjuk. Nach der Neubildung der Regierung in Folge der Parlamentswahl war er einer der Minister, deren Posten im neuen Kabinett bestätigt wurden. Ebenso konnte er sein Amt als Verteidigungsminister nach der Kabinettsumbildung im April 2016 zum Kabinett Hrojsman behaupten.