Komisyonları’ nın kurulmasına önayak olmuş ve öncelikle Enerji Özel İhtisas Komisyonu ve keza Ulaştırma Özel İhtisas komisyonlarını kurdurup her ikisinin de sekreterliğini üstlenmiştir.

Turgut Özal ve Süleyman Demirel’in askerlik hizmetlerini  Devlet Planlama Teşkilatı’nda yapmaları Ayhan Çilingiroğlu sayesinde olmuştur. Meslektaşları mühendislerden Ali Nejat Ölçer, Saim Evizi, Haluk Ceyhan, Cevdet Kösemen, Ünver Eğrikavuk,Tuğrul Öztoygar da Devlet Planlama Teşkilatı’nda askerlik görevlerini yapmışlardır.  Türkiye‘nin  OECD Sanayi Komitesi’ndeki temsilcisi olarak hizmet etmiş ve Paris’ deki bir toplantı dönüşünde Atina’da birkaç gün kalarak Yunanistan’ nın Turizm konusundaki çalışmalarını inceleyerek D.P.T. Müsteşarlığına rapor vermiştir. Keza 1961 yılında Atina’ya yaptığı ziyarette Yunanistan ile ortak Sun’i Gübre Fabrikası kurulabilir mi konusunda da zemin yoklaması yapmıştır.

Devlet Planlama Teşkilatı Koordinasyon Dairesi Başkanlığı’na atanarak Yüksek Planlama Kurulu üyesi olmuş ve Birinci Beş Yıllık Kalkınma Planı’nın ve keza 1962 Yıllık Programı’nın ve İcra Planı’nın hazırlanmasında  katkıda bulunmuştur. Özellikle İktisadi Devlet Teşekküllerinin daha verimli çalışmaları için reorganizasyonu konularındaki çalışmaları yönetmiştir. Kendisine bağlı olan Yayın ve Temsil Şubesi’nin başında bulunan Talat Halman  ile D.P.T. çalışmalarının kamuoyunda tanınması için gayret sarf etmiştir.

1962 yılı sonunda İsmet İnönü Başkanlığındaki Hükumet ile Birinci Beş Yıllık Kalkınma Planı’nın görüşülmesi sırasında çıkan ilke anlaşmazlığı dolayısı ile Devlet Planlama Teşkilatı’ndaki görevinden istifa etmiştir.

1963 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nde yarı zamanlı öğretim üyesi olarak elektroteknik dersi hocalığı yapmıştır. Aynı zamanda TPAO’da müşavir ve  İktisadi Devlet teşekkülleri verimliliğini arttırma konusunda Maliye Bakanlığı’na danışmanlık yapmıştır.

1964 yılında Sanayi Kalkınma Geçiş Planı (Plano Fomento Industrial Intercalar) hazırlamakta olan Portekiz uzmanlarını yönetmek üzere İktisadi İşbirliği ve Kalkınma Teşkilatı (OECD) uzmanı olarak Lizbon’a gönderilmiştir. Böylece 33 yaşında Portekiz Hükümeti’ne yabancı uzman olarak Lizbon’da Portekizli uzmanları yönetmiştir. O Portekizli uzmanlar zamanla önemli görevler üstlenmişlerdir: Senhor Alexandre vaz Pinto, Ticaret Bakanı olarak görev yapmış  ve Senhor Joao Cravinho, 1974 den sonra Sanayi Bakanı olmuştur.

1965 yılında İsmet İnönü başkanlığındaki Hükumette Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanı olan Hüdai Oral tarafından o bakanlığa müsteşar olmak için Petrol Dairesi Reisi olarak tayin edilmiş ancak tayin kararnamesi imzalandığı gün İsmet İnönü hükumeti güven oylamasında düşürülmüş ve Suat Hayri Ürgüplü Hükumeti kurulmuştur.

Bu durum üzerine çok kısa süre hizmet ettiği Petrol Dairesi Reisliği’nden istifa ederek Dünya Bankası’nın çok önce yaptığı teklifi kabul etmiş ve Amerika’ya -Washington D.C. ye gitmeye karar vermiştir 29 Mart 1965'de Mediha Uzer ile evlenerek Türkiye’den ayrılmıştır. Mediha Uzer, Atatürk’ün Selanik’ten beri yakın arkadaşı olan Suriye Valiliği, Van Valiliği ve  Erzurum Valiliği, Milletvekillik ve Umumi Müfettişlik yapmış olan Tahsin Uzer’in torunudur. Atatürk , Umumi Müfettiş olan Tahsin Uzer’i Trabzon’da ziyaret etmiş ve vasiyetini Trabzon’da Umumi Müfettişlik Konağında misafir olduğu sırada yazmıştır. Bugün İstanbul’da Şişli’de Atatürk Müzesi olarak bilinen binanın sahibi Tahsin Uzer’in eşi Mediha Uzer idi. Atatürk birçok planını o evde misafir olduğu sırada hazırladığı için o bina Kamu Yönetimi tarafından satın alınarak müze haline getirilmiştir.

Ayhan Çilingiroğlu 1965-1969 yılları arasında Dünya Bankası’nda Sanayi Ekonomisti olarak çalışmış ve o Bankanın uzmanlar heyetleri ile Pakistan, Brezilya, Mısır, Suriye, Irak, Tunus ve Lübnan’da sanayi kalkınma konusunda raporlar yazmıştır. Ayrıca Manufacture of Heavy Electrical Equipment in Developing Countries” adlı kitabı İngilizce, Fransızca ve İspanyolca olarak yayınlanmıştır. 24 Kasım 1966’da kızı Ümit Makbule Çilingiroğlu Washington D.C.de doğmuştur.

1969 yılında C.H.P. nin teklifi üzerine milletvekili genel seçiminde aday olmak üzere Türkiye’ye dönmüştür. Ancak İstanbul listesinde aday gösterilmesi söz konusu olan sıra ile ilgili olarak Parti içimde gelişen farklı yaklaşımlar karşısında seçimlere katılmaktan vazgeçerek.  TÜBİTAK Genel Sekreteri Teknik Yardımcısı olarak görev almış ve aynı zamanda Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nde Sanayi Planlaması dersi vermiştir.

Aynı zamanda D.P.T. ye danışman olarak “Yaş Meyve ve Sebze Geliştirme Projesi” ni yöneterek Dünya Bankası’ndan 20 milyon Amerikan doları kredi alınmasını sağlamıştır. Böylece Türkiye’ye ilk Ro-Ro gemileri satın alınabilmiş ve keza TIR filolarının ve soğuk hava zincirinin kurularak çalıştırılmasının temel taşı konulmuştur.

NATO’nun “Modern Toplumun Sorunları Komitesi” toplantılarına Türkiye Cumhuriyeti’ni temsilen katılmış ve hava kirliliği konusunda NATO çerçevesinde çalışma yapılmasını sağlamıştır. Ankara-batı Almanya’nın Frankfurt a.M. ve A.B.D. nin Saint Louis kentlerinin hava kirliğini önleme konusunda ortak çalışma yapmaları gerçekleştirilmiştir. Bu çerçevede A.B.D. den hibe olarak hava kirliliği ölçme cihazları temin edilerek Ankara’da 13 ölçme istasyonu kurulmuştur.

1970 yılında Fas’a giden  Dünya Bankası uzmanlar heyetine  danışman olarak katılmış ve  Fas’da sanayi sektörünü inceleyerek rapor hazırlamıştır. Aynı yıl Portekiz’de de Sanayi Projelerinin değerlendirilmeleri konusunda bir ay O.E.C.D . danışmanı olarak çalışmıştır.

12 Mart 1971'den sonra Başbakan olarak göreve getirilen Prof. Nihat Erim, Ayhan Çilingiroğlu’na önce Devlet Bakanı, sonra Sanayi Bakanı olmasını teklif etmiştir. Sanayi Bakanlığı teklifi üzerine Ayhan Çilingiroğlu, Ticaret Bakanlığı’nın dış ticaret bölümleri dışındaki görevlerinin Sanayi Bakanlığına devredilmesini Başbakan Prof. Dr. Nihat Erim’e önermiş ve bu önerisi kabul edilmiştir. Böylece Türkiye Cumhuriyeti’nin ilk Sanayi ve Ticaret Bakanı olmuştur. Bu bakanlık o yıllarda Ziraat Bankası,  Halk Bankası, İstanbul Emniyet Sandığı, Toprak Mahsulleri Ofisi, Et ve Balık Kurumu, Tariş, Çukobirlik, Trakya Birlik, Marmara Birlik, Tasko Birlik, Fisko Birlik, Antalya Birliği şemsiyesi altındaki tarım satış kooperatiflerinin ve keza tarım kredi kooperatiflerinin gözetiminden sorumlu idi. Tüm Ticaret odaları, Sanayi Odaları ve Ticaret Borsaları ve Odalar Birliği keza bu bakanlığın görev alanı içinde idi. Halk Bankası dolayısı ile esnaf kefalet kooperatifleri, esnaf kredi kooperatifleri ve esnaf meslek teşekkülleri de bu bakanlığın ilgi alanı içerisinde idi. Sanayi alanında en büyük iktisadi devlet teşekkülleri olan  Sümerbank, Makine ve Kimya Endüstri kurumu (MKE), Şeker Fabrikaları Anonim Şirketi, Karabük Demir ve Çelik fabrikaları, Ereğli Demir ve Çelik A.Ş. Çimento Sanayii Anonim Şirketi, Selüloz ve Kâğıt Sanayii (SEKA), Azot Sanayi Anonim Şirketi, Akdeniz Gübre Fabrikası , İskenderun Demir ve Çelik Fabrikası’ dan da bu bakanlık sorumlu idi.

Hükumette olduğu sırada başka bakanlar ilgilenmediği için afyon ekiminin yasaklanması ile ilgili teknik çalışmaları yaparak A.B.D. yetkililerle gerekli pazarlıkları yapmıştır. Afyon ekicilerinin en az on yıllık kayıplarının hibe olarak A.B.D. den sağlanarak çiftçilere verilmesi ve böylece çiftçilerin korunması sağlanmıştır. Ayrıca dokuz yıl kadar önce Birleşmiş Milletler kararları doğrultusunda  T.C. Hükümeti tarafından  imzalanmış fakat T.B.M.M. den geçirilmeyen haşhaş ekiminin müsaadeye tabi olması ile ilgili tasarının T.B.M.M. geçirilmesini sağlayarak daha sonra gelecek hükümetlerin bu konuda önlerinde olabilecek Birleşmiş Milletler engelini ortadan kaldırmıştır. 1971 de yapılan Anayasa değişikliğine özellikle kanun Kuvvetinde Kararname getirilmesi konusundaki maddeye Başbakan’a yazdığı bir muhtıra ila itiraz etmiştir. Milli Güvenlik Kurulu’nun on bir ilde sıkı yönetim ilan edilmesi, ile ilgili hükumete tavsiyesine kabine toplantısında itiraz etmiş en azından sıkı yönetim uygulamalarının  koordinasyonunun sağlanması konusundaki kararının alınmasını sağlamıştır.

11 Kabine arkadaşı ile birinci Prof. Nihat Erim Hükümeti’ndeki Sanayi ve Ticaret Bakanlığı görevinden istifa ederek Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nde tam zamanlı Asistan Profesör olarak  Sanayi Planlaması dersi vermeğe başlamıştır. 12 Ocak 1973'de ikinci kızı Duygu Lale Çilingiroğlu, Ankara’da doğmuştur.

1974 yılında OECD tarafından yapılan teklifi kabul ederek İlaç sanayii hammaddelerinde teknoloji transferi konusunda yapılması planlanan uluslararası araştırmayı baş danışman olarak koordine etmek üzere ailesi ile Paris’e gitmiştir. Üç yıl kadar bu projeyi yönetmiş ve “Transfer of Technology in Pharmaceutical Chemicals “ adlı kitabı İngilizce ve Fransızca olarak OECD tarafından yayınlanmıştır. Paris’ de görev yaptığı sırada Madrid/İspanya, Dublin/ İrlanda, Atina/ Yunanistan, Belgrad/Yugoslavya ve İstanbul’da yapılan uluslararası toplantılarda başkan ya da üye olarak görev almıştır.

1975 de yurda dönüşünden sonra yarı zamanlı olarak İş Bankası İştirakler Müşaviri, ve çeşitli  özel sektör firmalarında yönetim kurulu üyesi, yönetim kurulu başkanı ya da danışman olarak çalışmıştır. İstanbul’daki üç büyük inşaat müteahhitlik firmasının talebi üzerine, çeşitli ülkelerde kendi ülkeleri dışında çalışan inşaat ve tesisat müteahhitlerine sağlanan kolaylıkları inceleyerek başka ülkelerin özellikle Güney Kore’nin deneyimlerinden yararlanarak Türkiye Cumhuriyeti Hükümeti ve Türk Müteahhitler Birliği neler yapmalıdır konusunda kapsamlı bir rapor hazırlamıştır. A.B.D.  Batı Almanya ve Fransa’da müteahhitler ve müşavir mühendisler birlikleri ile doğrudan temas ederek bilgiler toplayarak yazılan bu rapor Türk Müteahhitlerinin yurt dışına açılmalarında Hükümet’in sağlayacağı kolaylıklar konusunda yol gösterici olmuştur.. Dünya’da inşaat firmalarının faaliyetlerini incelemiştir. Bu faaliyetleri sırasında Suudi Arabistan, Kuveyt ve Libya’da inşaat firmalarının faaliyetleri ile ilgili danışmanlık yapmıştır. Türk Müte