Năm 1954, ông được bổ nhiệm làm Trưởng phái đoàn đại diện Quốc gia Việt Nam ở Genève, thay cho ông Nguyễn Quốc Định. Ông nhất quyết không ký vào Hiệp định Genève vì không chấp nhận việc chia cắt Việt Nam[3] và nhân danh phái đoàn Quốc gia Việt Nam ra một tuyên bố riêng:

"... chính phủ Việt Nam yêu cầu Hội nghị ghi nhận một cách chính thức rằng Việt Nam long trọng phản đối cách ký kết Hiệp định cùng những điều khoản không tôn trọng nguyện vọng sâu xa của dân Việt. Chính phủ Việt Nam yêu cầu Hội nghị ghi nhận rằng Chính phủ tự dành cho mình quyền hoàn toàn tự do hành động để bảo vệ quyền thiêng liêng của dân tộc Việt Nam trong công cuộc thực hiện Thống nhất, Độc lập, và Tự do cho xứ sở."[4]

Sau đó ông được bổ làm Tổng trưởng Ngoại giao nhưng chỉ được một năm thì rút lui vào năm 1955. Thời Đệ Nhất Cộng hòa, ông phản đối chính sách của Tổng thống Ngô Đình Diệm. Ông là một trong 18 người thuộc nhóm Caravelle ký tên vào thỉnh nguyện thư, còn gọi là Tuyên cáo Caravelle gửi Ngô Đình Diệm đòi chính phủ cải tổ vào tháng 4 năm 1960.[5]

Năm 1965, ông nhận làm Phó thủ tướng trong nội các của Thủ tướng Phan Huy Quát rồi Tổng Ủy viên Ngoại giao, tức Bộ trưởng Bộ Ngoại giao (1965-1967) trong Nội các chiến tranh của tướng Nguyễn Cao Kỳ.

Sau năm 1975, ông sang tỵ nạn tại Pháp và mất ngày 20 tháng 12 năm 1990 ở Paris.