1950年初，指揮所部經14晝夜強行軍，直抵雲南邊境，殲滅企圖逃往國外的國民黨軍2萬余人。1950年2月進駐昆明，任西南軍區副司令員、雲南省人民政府主席、雲南軍區司令員。1950年7月應邀至越南，幫助越南軍民進行抗法戰爭，取得邊界戰役的勝利。
1951年參加抗美援朝，任中國人民誌願軍副司令員兼第三兵團司令員、政委。1952年6月回國，籌辦並任人民解放軍軍事工程學院第壹任院長兼政委，培養國防科技人才。1954年10月任人民解放軍副總參謀長。1955年被授予大將軍銜。1956年當選為中***第八屆中央委員。1958年9月兼任國防科學技術委員會副主任。1959年9月任國防部副部長。1961年3月16日在上海病逝。