解放战争中，历任晋冀鲁豫军区第四纵队司令员、太岳兵团司令员兼前线委员会书记、第二野战军第四兵团司令员兼政委，率部转战山西、河南、陕西、 湖北、湖南、安徽、江苏、江西、福建、广东、广西、贵州、云南、四川、西康等15省，行程3万多里，歼敌70余万，解放城市200多座。1946年7月至 9月，指挥所部在晋南战场连续进行同蒲等3个战役，粉碎了胡宗南10个旅、阎锡山5个师的进攻，歼敌2.5万人，尤其是歼灭号称“天下第一旅”的胡宗南精 锐部队第一军第一师第一旅，引起国民党反动派震惊。毛泽东将同蒲战役作为集中优势兵力歼敌的范例向全军推广。1946年11月至1947年1月，他与王震 等组织指挥了吕梁战役、汾（阳）孝（义）战役，解放了晋西南大片土地，解除了陕甘宁边区东侧威胁，推迟了国民党军突袭延安的计划。1947年4月，率部发 起晋南战役，解放25座重要城镇，歼敌1.4万人，彻底摧毁了胡宗南、阎锡山联防体系，有力地策应了陕北战场。1947年8月，率领由第四纵队、第九纵队 和第三十八军等组成的太岳兵团，挺进豫西，不到半年，歼敌5.6万人，解放36座县城，组建了豫陕鄂军区和行政公署，胜利完成了在豫陕鄂边区战略展开的任 务，有力地配合了西北野战军转入反攻。同挺进大别山的刘（伯承）邓（小平）大军和进至豫皖苏的陈（毅）粟（裕）大军在中原地区形成“品”字形部署，互相策 应，引起全国战局的根本变化。1948年以后，参与指挥了洛阳、宛西、宛东、郑州、淮海、渡江等战役，取得巨大战果。进入战略追歼阶段后，坚决执行毛泽东 大迂回、大包围、大歼灭的作战方针，一再抵制林彪正面出击的错误意见，指挥第四兵团配合友邻部队进行广东、广西、滇南3次大围歼战，解放了3省广大地区。 1950年2月，率部进驻昆明，任西南军区副司令员兼云南省军区司令员、云南省主席。

1950年7月，应越南的要求，他作为中共中央代表率工作组前往越南，帮助进行援越抗法战争。越共中央采纳他的设想，组织中越边界战役，于同年 10月取得歼敌3000人的重大胜利，使法军在越北边境的防御体系全线崩溃。越共中央总书记胡志明多次给予高度评价，称赞他“具有老布尔什维克的风格和伟 大国际主义精神，他给我们党和军队留下了一份珍贵的礼物”。1950年11月从越南前线回国后，又奔赴朝鲜战场，先后任志愿军第三兵团司令员兼政委、志愿 军副司令员，协助彭德怀主持作战指挥，为抗美援朝战争的胜利建立了功勋，获朝鲜民主主义人民共和国授予的一级独立自由勋章。1952年7月奉毛泽东之命筹 办中国人民解放军军事工程学院，任院长兼政委。1954年任解放军第一副总参谋长，主管作战与军事科学研究。1957年代理总参谋长职务。1958年任国 防科学技术委员会副主任。1959年任国防部副部长。他为人民军队建设和国防建设作出了重要贡献。

1955年，被授予大将军衔。他是中共第七届中央候补委员、第八届中央委员，第一、二届国防委员会委员。1961年3月I6日逝世，终年58岁。

他一生光明磊落，顾全大局，英勇果断，坚强不屈，豁达乐观。特别是直言不讳、敢说真话的可贵品质，得到老一辈革命家的极力称道。陈毅说他是党内 一门炮，希望能有更多这样的炮。还说：“陈赓像一个玻璃杯，从里到外都是清楚的，透明的。”中共中央评价他“是中国共产党的优秀党员，是申国人民解放军杰 出的指挥员，是申国人民的忠诚战士，是毛泽东同志的好学生”。1989年中央军委确认他为军事家。