En 1961, il est nommé ministre de l'Agriculture du gouvernement Michel Debré puis des gouvernements Pompidou jusqu'en 1966.
Détenteur du record de longévité à ce poste au sein de la Ve République jusqu'à Stéphane Le Foll, il réforme le ministère de l'Agriculture, lance la loi complémentaire d'orientation agricole qui fait entrer l'agriculture française dans le productivisme et l'exportation, et participe à la mise en place de la Politique agricole commune (PAC) de la Communauté économique européenne.