Militæret under general Ayub Khan tok kontroll i et ublodig kupp 7. oktober 1958 og holdt makten i 10 år. Ayub Khan var utdannet i den britiske hæren og fremsto som svært britisk i utseende og manerer, noe som trolig ga ham en del godvilje i vesten. Økonomien bedret seg i 1960-årene og med bistand fra Verdensbanken ble det inngått en traktat med India om vanningssystemene i Punjab. Khan satt i 1959 i gang en mindre jordreform. I utviklingsplanen 1961–1965 gikk Khan inn for familiplanlegging. Zulfikar Ali Bhutto var utenriksminister under Khan. I 1962 sørget Khan for en ny forfatning inspirert av Charles de Gaulles franske: Presidenten skulle han sterk stilling og bli valgt av valgmenn fra lokalsamfunnene. Ayub Khan ble i 1965 valgt etter dette systemet i konkurranse med Fatima Jinnah (søster av «landsfader» Muhammad Ali Jinnah). Feltmarskalk Ayub Khan ble valgt til president og forholdet til USA vokste seg sterkere.