En 1981, de regreso al Perú luego de desempeñar el cargo de subsecretario en las Naciones Unidas, el presidente Fernando Belaúnde Terry le propuso ser embajador de Perú en Brasil. Cargo que no llegó a ocupar porque el Senado rechazó su nombramiento. Ante este rechazo, Pérez de Cuéllar solicitó su pase al retiro en octubre de 1981, a los 61 años de edad.
Sin embargo, dos meses después que el Legislativo rechazara su nombramiento, fue elegido secretario general de las Naciones Unidas, siendo el primer y único latinoamericano que ha ocupado tan importante cargo hasta la fecha.
El 1 de enero de 1982, tomó el cargo que llenaría de orgullo a nuestro país, llevando su experiencia y el nombre del Perú a los lugares más inhóspitos del orbe, realizando un trabajo tan encomiable, que fue reelegido para un segundo mandato, que finalizaría el 1 de enero de 1992.
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Fueron diez años en los que el peruano llevó la voz de la tolerancia y la ecuanimidad, utilizando hábilmente la diplomacia en conflictos tan sangrientos y lejanos como la
democratización en Camboya, la
salida de las tropas soviéticas en Afganistán, el fin del conflicto entre Irán e Irak, la mediación en la Guerra del Golfo Pérsico (por el que fue amenazado de muerte), la liberación de los rehenes occidentales secuestrados por el grupo islámico Hezbolá en el Líbano, y la paz entre el gobierno y la guerrilla de El Salvador.
Por todo ello, fue ganador del Premio Príncipe de Asturias en Cooperación Internacional en 1985 y nominado al Premio Nobel de la Paz en 1991.