เลโอนิด เบรจเนฟ ได้เข้ามากุมอำนาจหลังการโค่นล้มครุชชอฟ อุสตีนอฟถูกลดตำแหน่งไปยังกรมอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ ในปี พ.ศ. 2508 เบรจเนฟแต่งตั้งให้อุสตีนอฟเป็นสมาชิกผู้สมัครของโปลิตบูโรและเลขานุการของคณะกรรมการกลางกำกับดูแลของทหาร, อุตสาหกรรมป้องกันประเทศและการรักษาความปลอดภัย นอกจากนี้เขายังอยู่ในความดูแลของการพัฒนาระเบิดเชิงกลยุทธ์ของสหภาพโซเวียตและระบบขีปนาวุธข้ามทวีป เขาออกคำสั่งในเดือนกุมภาพันธ์ปี พ.ศ. 2513 ให้มีออกแบบพัฒนาของสถานีอวกาศอวกาศของโซเวียต