Tuy nhiên, năm 1962, ông được điều sang tham gia Thành ủy Hà Nội và được bầu là Bí thư Thành ủy Hà Nội vào năm 1963. Ông Vũ Quang thay ông trong chức vụ Bí thư thứ nhất Trung ương Đoàn.

Năm 1968, ông được điều về làm Bí thư Đảng đoàn Bộ Công nghiệp, Thứ trưởng Bộ Công nghiệp. Tháng 12 năm 1969, ông được bổ nhiệm làm Phó Chủ nhiệm Ủy ban Kế hoạch Nhà nước, hàm Bộ trưởng[7]. Tháng 6 năm 1973, ông giữ chức Chủ nhiệm Ủy ban Kế hoạch Nhà nước.[8]

Tháng 3 năm 1974, một lần nữa ông được điều về làm Bí thư Thành ủy Hà Nội. Năm 1976, ông tái đắc cử vào Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam và được bầu vào Ban Bí thư Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam. Năm 1977, ông được phân công giữ chức Trưởng ban Công nghiệp Trung ương.

Tháng 2 năm 1980, ông được bổ nhiệm làm Phó Thủ tướng, kiêm Chủ nhiệm Ủy ban Kế hoạch Nhà nước.

Tháng 3 năm 1982, ông tái đắc cử Bí thư Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa V, được phân công giữ chức Trưởng ban Kinh tế Trung ương. Một tháng sau, ông thôi nhiệm Phó Thủ tướng, kiêm Chủ nhiệm Ủy ban Kế hoạch Nhà nước để tập trung vào công tác Đảng.

Tại Đại hội Đảng Cộng sản Việt Nam VI, ông không tham gia ứng cử và nghỉ hưu hẳn. Ông qua đời 4 năm sau đó vào năm 1990 và được Nhà nước Việt Nam truy tặng Huân chương Sao Vàng vào năm 2007.