Tại Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IV, Đồng chí Đồng Sỹ Nguyên được bầu vào Ban chấp hành Trung ương. Tháng 02/1977, Bộ Chính trị và Chính phủ đã điều Đồng chí sang làm Thứ trưởng thường trực Bộ Xây dựng và sau đó 9 tháng được Thủ tướng đề nghị và Quốc hội phê chuẩn lên làm Bộ trưởng Bộ Xây dựng. Như vậy khi đất nước có chiến tranh Đồng chí luôn đứng ở tuyến đầu những nơi gian khổ ác liệt. Khi chiến tranh kết thúc với trách nhiệm của người đảng viên, Đồng chí luôn sẵn sàng đi bất cứ nơi đâu Đảng cần. Trên cương vị mới Đồng chí Đồng Sỹ Nguyên tiếp tục cống hiến sức lực, trí tuệ vào công việc và thường xuyên vào Nam ra Bắc để trực tiếp nắm bắt, chỉ đạo các công trình trọng điểm của quốc gia. Đến tháng 2/1982, Đồng chí được Chính phủ điều động sang làm Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải. Thời gian làm Bộ trưởng Giao thông vận tải, Đồng chí Đồng Sỹ Nguyên tiếp tục thể hiện được tài năng trong việc quản lý điều hành và tháo gỡ những khó khăn của ngành. Từ năm 1982 lần lượt được bầu làm Ủy viên dự khuyết Bộ chính trị (khóa V), Ủy viên Bộ Chính trị (khóa VI) và được Quốc hội cử giữ chức Phó Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng từ 1986 đến năm 1991. 

Tâm nguyện ấp ủ lâu nhất của Trung tướng Đồng Sỹ Nguyên vẫn là biến đường Trường Sơn trong kháng chiến thành con đường chiến lược xứng tầm trong thời bình. Gắn bó với đường Trường Sơn trong giai đoạn cam go nhất, hơn ai hết Đồng chí hiểu ý nghĩa, tiềm lực to lớn của tuyến đường này trong bảo vệ Tổ quốc. Mong muốn của vị tướng Trường Sơn ngày nào là làm sao hiện đại hóa tuyến đường, làm sao khắc phục được những hạn chế của con đường trong quá khứ, để trong tương lai trở thành con đường huyết mạch trong phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ Tổ quốc… Dù đã nghỉ hưu, tuổi cao, sức yếu, nhưng khi đường Trường Sơn được Chính phủ phê duyệt, Trung tướng Đồng Sỹ Nguyên vẫn sẵn sàng nhận nhiệm vụ làm đặc phái viên của Chính phủ, đôn đốc thực hiện việc mở đường.

Trung tướng Đồng Sỹ Nguyên là người đầu tiên đề xuất đổi tên công trình Xa lộ Bắc - Nam thành đường Hồ Chí Minh. Đến năm 1999, Thủ tướng Chính phủ Phan Văn Khải đồng ý với đề xuất của Trung tướng Đồng Sỹ Nguyên và một số cán bộ lão thành cách mạng. Kể từ đó, công trình Xa lộ Bắc - Nam chính thức lấy tên gọi mới là đường Hồ Chí Minh. 

Theo Đề cương tuyên truyền của Ban Tuyên giáo Trung ương - Tỉnh ủy Quảng Bình