Po krwawym stłumieniu powstania robotniczego z 17 czerwca 1953 Stoph awansował na członka Biura Politycznego KC SED. Od tej chwili nieprzerwanie przez 36 lat wchodził w skład najwyższego gremium partyjnego, które sprawowało w NRD władzę absolutną. Od 1954 był wiceprzewodniczącym Rady Ministrów NRD (wicepremierem). W ramach sprawowanej funkcji podlegały mu: Skoszarowana Policja Ludowa, Stasi, Urząd ds. Techniki, Urząd ds. Techniki Jądrowej oraz badań nad techniką jądrową oraz Rada Naukowa ds. pokojowego zastosowania energii atomowej.

W latach 1956–1960 sprawował urząd ministra obrony NRD. Był jednym ze współtwórców armii NRD – Narodowej Armii Ludowej (NVA). W tym okresie był także jednym z zastępców Naczelnego Dowódcy Zjednoczonych Sił Zbrojnych Państw – Uczestników Układu Warszawskiego. W 1956 otrzymał, nie będąc oficerem, awans na generała-pułkownika, a w 1959 roku na generała armii. W 1960 został upoważniony z ramienia Biura Politycznego do kontrolowania realizacji uchwał KC partii i Rady Ministrów przez aparat państwowy. Ponadto również w 1960 wszedł w skład Narodowej Rady Obrony NRD, w której zasiadał przez następne 29 lat. W latach 1962–1964 jest pierwszym wiceprzewodniczącym Rady Ministrów NRD.