با درگذشت عباس میرزا و پس از آن فتحعلی‌شاه از آنجا که عهدنامه ترکمانچای ادامه سلسله قاجار در خاندان عباس‌میرزا را تضمین کرده بود، محمدمیرزا فرزند عباس میرزا از تبریز راهی پایتخت شد تا تاج شاهی بر سر گذارد و البته در این سفر وزیر او میرزا ابوالقاسم فراهانی نیز وی را همراهی کرد. میرزاتقی‌خان امیرکبیر اما در تبریز باقی ماند و عهده‌دار سمتی مشابه آنچه قائم‌مقام پیش‌تر داشت در دستگاه حکومت فریدون میرزا فرزند پنجم عباس‌میرزا و حاکم جدید تبریز شد، البته مدتی بعد محمدشاه حکومت آذربایجان را به برادر تنی خود قهرمان‌میرزا واگذاشت که این امر در موقعیت امیر تغییری ایجاد نکرد. میرزاتقی‌خان در سال ۱۲۵۳ در حالی‌که سمت وزارت نظام را در آذربایجان کسب کرده بود، به همراه ناصرالدین میرزا ولیعهد که تنها هفت سال داشت و امیرنظام زنگنه راهی ایروان شد تا با امپراتور روسیه دیدار کنند. در این زمان محمدشاه سخت درگیر اوضاع هرات بود و این موضوع در کنار مهاجران ایرانی در روسیه و اتباع روسی حاضر در ایران سرفصل گفت‌وگوهای دو طرف در طول یک هفته حضور هیات ایرانی بود.

با در گذشت محمدخان زنگنه امیرنظام و پس از آن شاهزاده قهرمان‌میرزا، امور آذربایجان یکسره در کف میرزاتقی‌خان قرار گرفت. این افزایش قدرت با سعایت دشمنان به‌ویژه حاجی میرزا آقاسی که بعد از قتل میرزا ابوالقاسم قائم‌مقام در پایتخت عهده‌دار صدارت عظما بود، همراه شد. به همین سبب میرزاتقی‌خان را راهی ماموریت دشوار ارزنه‌الروم کرد. شکست در این ماموریت می‌توانست حذف از صحنه سیاست را برای میرزاتقی‌خان به همراه داشته باشد. این ماموریت حدود سه سال (۱۲۶۲-۱۲۵۹ه.ق) به طول انجامید و با معاهده‌ای قابل‌قبول به منظور تقسیم مناطق مورد مناقشه میان ایران و عثمانی خاتمه یافت. در این هنگام در جریان کشمکش‌های داخلی بهمن‌میرزا حاکم آذربایجان به روسیه پناهنده شد و با فرار وی دربار ایران تصمیم گرفت ناصرالدین میرزا ولیعهد را به سنت گذشته به حکومت آذربایجان اعزام کند. میرزاتقی‌خان هم بار دیگر به سمت سابق خود یعنی وزارت نظام در تبریز ابقا شد ولی به واسطه تجربه و کاردانی توانست در بدو ورود ولیعهد بسیاری از مخالفان را سرکوب کند و اوضاع به هم ریخته آذربایجان را سامان دهد.

محمدشاه ۱۴شهریور ۱۲۲۷ در گذشت اما چون این خبر به تبریز رسید و ولیعهد قصد عزیمت به پایتخت به منظور به‌دست گرفتن تاج و تخت را کرد، هیچ پولی در خزانه نبود تا این سفر را میسر کند. ناصرالدین میرزا از وزیر و پیشکار خود نصیرالملک تقاضا می‌کند که راه‌حلی پیدا کرده و مبلغی را به منظور این سفر فراهم کند اما وزیر در انجام این امر ابراز ناتوانی می‌کند و ناصرالدین میرزا ناامیدانه از میرزاتقی‌خان وزیر نظام که مورد اعتماد و احترام مردم تبریز بود، چاره‌جویی می‌کند. میرزاتقی خان موفق شد، از یکی از بازرگانان تبریز مبلغ ۳۰ هزار تومان به‌عنوان وام دریافت کند و به‌واسطه وزیرمختار انگلستان مقدار دیگری نیز از یک بازرگان یونانی دریافت کرد. به این ترتیب ناصرالدین میرزا درحالی‌که تنها هفده سال داشت سه روز پس از درگذشت پدرش در تبریز تاجگذاری کرد و فردای آن روز به همراه شماری از سران کشوری و لشکری و ملازمان عازم پایتخت شد.

شاه هفده ساله به سوی محل حکومتش می‌رفت اما مخاطرات زیادی را پیش‌رو داشت چراکه مدعیان دیگری نیز به طرف پایتخت می‌رفتند که جز آشوب میراث دیگری نداشت. خزانه خالی ناشی از جنگ‌های پیاپی، بیماری شاه و عدم کفایت حاجی میرزا آقاسی که موجب شده بود، دشمنان و مدعیان علیه او و حکومت وارد عمل شوند، شرایط را بسیار پیچیده می‌کرد و این تنها شامل پایتخت نبود بلکه دیگر نواحی کشور نیز سخت از این آشفتگی در رنج بودند. شاه جوان برای اداره این امور نیازمند دستی یاری‌دهنده بود و چه کسی را در حلقه اطرافیان تواناتر از میرزاتقی‌خان که در تمام سال‌های حضور در تبریز را در سایه قدرت و کفایتش در آرامش گذرانده بود، می‌توانست پیدا کند؟ به این ترتیب در میانه راه به میرزاتقی‌خان لقب «امیرنظام» را که سال‌ها پیش بعد از درگذشت محمدخان زنگنه باید دریافت می‌کرد، داد و چون شاه جدید به تهران رسید، همگان دانستند که مجالی برای جدال بر سر صدارت نمانده است و صدراعظم آینده وی به یقین میرزاتقی‌خان خواهد بود. ناصرالدین شاه در همان شبی که بر تخت نشست به امیرنظام لقب «اتابک اعظم» داد و به این ترتیب بچه کربلایی بازیگوشی که در کلاس‌های درس خانه ارباب سرک می‌کشید و از ضعف بینایی میرزای بزرگ استفاده می‌کرد و زمانی‌که خسته می‌شد، به‌جای ایستادن در محضر او، روی صندلی می‌نشست، به بالاترین القاب مملکت دست یافت.