1950年1月4日在南宁主持召开兵团党委扩大会议。随即率部发起滇南围歼战役，在兄弟部队协同下全歼滇南敌第八军、第二十六军2万余人。1950年2月5日同宋任穷、周保中等同志在贵州安龙会晤。1950年2月2日和宋任穷同志率领部队进驻昆明。1950年2月22日西南军区成立，任西南军区副司令员。1950年3月任昆明军事管制委员会主任；任云南省主席。1950年3月12日至4月7日指挥所部参加西昌战役，协同兄弟部队全歼西昌守敌。1950年4月1日云南军区成立，任云南军区司令员。1950年7月7日被任命为中共中央代表前往越南，率工作组由昆明动身。1950年7月26日到达越南北部太原地区越南共产党总书记、越南民主共和国主席胡志明住地，会见胡志明同志。1950年9月15日边界战役部署完毕，陈赓和工作组到广西边境的布局关。1950年9月16日边界战役开始。1950年10月12日边界战役结束。此役共歼法军9个营，共8千人。1950年10月27日向越军营以上干部讲话，总结边界战役经验及其他问题，连续4天，至30日结束。1950年11月1日陈赓率工作组回国，离开越人民军司令部。1950年11月2日越过边境，抵广西龙州中国人民解放军分区司令部。1950年11月4日抵达南宁。1950年11月29日抵达北京（途经梧州、广州、武汉等地）。
1951年4月25日任中国人民志愿军第三兵团司令员兼政治委员。1951年5月27日，陈赓随同毛泽东主席接见彭德怀派回国内汇报工作的中国人民志愿军参谋长解方。1951年6月8日任中国人民志愿军副司令员（仍兼3兵团司令员、政委）。1951年8月17日由沈阳动身入朝。1951年8月21日过平壤。1951年8月22日抵达中国人民志愿军第3兵团司令部（驻地大水洞）。1951年9月2日抵达中国人民志愿军司令部（驻地在伊川西北的空寺洞）。1951年9月15日随志愿军司令部迁往平壤以西的桧昌。
1952年3月初由朝鲜回国。3月27日奉令重返志愿军司令部。1952年6月13日奉令回国，离桧昌。当日途经平壤，会见了朝鲜劳动党总书记、朝鲜民主主义人民共和国首相金日成同志。1952年6月14日朝鲜民主主义人民共和国最高人民议会常任委员会授予一级独立自由勋章。1952年6月16日跨过鸭绿江返回。1952年7月8日毛泽东主席批示同意调任中国人民解放军军事工程学院院长。1952年9月1日军事工程学院筹备委员会成立，兼任筹委会主任。
1953年9月1日军事工程学院开学，任院长兼政委、院党委书记。
1954年9月1日军事工程学院举行成立1周年暨第2期开学典礼，并进行阅兵。在阅兵式结束后向全体师生讲话。1954年9月参加军事代表团访问苏联。1954年10月31日任中国人民解放军副总参谋长。
1955年9月27日授予大将军衔。同时授予1级八一勋章、1级独立自由勋章、1级解放勋章。1955年9月29日任第一届国防委员会委员。
1956年4月率军事代表团访问越南。1956年5月3日离河内回国。1956年9月出席中共第八次全国代表大会，当选为中央委员。
1957年5月1日国务院免除所任军事工程学院政治委员兼职，但仍任院长兼党委书记，直至逝世。1957年9月上旬参加军事代表团访问苏联。1957年12月19日突患心肌梗塞病。
1958年9月25日任国防科学技术委员会副主任。
1959年2月下旬离京到南方检查工作，先后到过南京、无锡、镇江、苏州、嘉兴等地；3月中旬，又从上海出发勘察岛屿，其后再经宁波到温州之线进行勘察，4月告一段落。6月底又前往广东、福建，继续进行军事勘察。1959年9月16日任中华人民共和国国防部副部长。1959年9月26日任中共中央军事委员会委员。1959年10月国务院免去副总参谋长职务。
1961年2月由北京至上海疗养，住在华山路华东局招待所（原名“丁家花园”）。1961年3月7日带病开始撰写《作战经验总结》。原来计划共写6章：《序言》、《作战准备》、《进攻》、《防御》、《追击》、《转移》。但在序言部分完成后，心脏病发作。
1961年3月16日上午8时45分在上海病逝。
轶事典故
激怒老蒋
中国解放军
将领中，陈赓性格活泼好动，幽默风趣，具有传奇色彩代表性。
陈赓与蒋介石之间的故事也是颇有传奇色彩。1925年黄埔军校学生东征，陈赓救了蒋介石一命。
1933年，陈赓被捕，蒋介石感激陈赓救命之恩，也不想把这个难得之才放走，便亲自会见陈赓希望能感化他。双方见面后，陈赓怒目而视，开腔道："陈赓，你瘦多了。"陈赓冷笑着说："瘦吾身而肥天下，这是校长你教导我们的呀。我看校长也瘦多了，身为一党一国领袖，你瘦了，而天下更瘦，这是为何呀？"然后双方又是长时间不语。蒋介石劝道："你写个声明，认个错，我会给一条很好的出路。"陈赓坚决不从。
浪漫婚恋
1926年，党召开第五次全国代表大会。会上陈赓遇见王根英。陈赓便决定利用这次会议向王根英求爱。陈赓瞅准机会，坐在王根英附近，掏出纸笔，端端正正地写了一行字："王根英同志，我爱你，我向你郑重求婚，希望你嫁给我！"然后他让身边同志传给王根英。王根英对这种求爱方式没有好感，把纸条贴在墙上。陈赓更加喜欢这位泼辣爽气的姑娘。他马上写好第二张纸条。王根英只看了一眼，便又把纸条贴到了墙上。陈赓便又写了第三张纸条。姑娘连看都没看，就把纸条贴上去了。会议休息，大家都注意到了墙上的纸条。会议过后，两人便开始谈起恋爱，直至结为伉俪。
训徐老虎
中国人民解放军将领中，有许多出身贫寒。在战场上，他们奋不顾身，忘死拼杀，脾气也很暴躁。
徐海东是脾气暴躁中最著名的，外号“徐老虎”。30年代，陈赓担任徐海东的师长。徐海东每次指挥战斗，总是冲锋号一响便第一个冲向敌阵，同志们都劝他，他就说：“那子弹都是吃素的，我徐海东命大”。陈赓便把徐海东叫来，严肃对徐海东说：“躺在地上的烈士有多少，他们要是听见你这话，不寒心才怪。你固然忠勇可嘉，可是说出这种不负责任的话，让我很伤心。”。当部队晚上集合的时候，徐海东向战士们说：“关于怕死不怕死，我徐海东说过不负责任的话，师长批评了我，我从心里认错”。
倔强小战士
长征路上，队伍已经过了草地。陈赓感到疲倦，便掉在队伍后面，看见一个十二三岁的小红军，冬天里，只穿着一双草鞋，脸冻得又红又青。陈赓把马拉到他身边：“小鬼，过来骑一会儿”。小战士盯着陈赓说：“老同志，我的体力比你强多了，赶快骑上吧”。陈赓命令道：“上去，骑一段再说吧！”“那我就和你的马比赛”。小战士腰一挺，作出准备跑的姿势。"那咱们一起走吧。""你先走吧，我还等我的同伴呢。"陈赓无奈，从身上取出一小包青稞面，递给小战士："你把它吃了。"小战士把身上的干粮袋一拉，轻轻拍了拍，说："鼓鼓的，比你的还多。"陈赓只好上马独自走。不知为什么，他此时的心情总是平静不下来，他脑子里闪现出那些曾经在上海滩、广州沿街、香港码头同他打过交道的孩子的身影，突然大喊一声："不好，我上当了。"转过马头，奔向原路。等到的时候，已经晚了，小战士已经死了。那口袋里只不过是一块烧得发黑的牛膝骨，上面还留着几道白白的牙印。
南昌起义
陈赓的幽默不仅表现在生活中，就是在死亡笼罩着的战场上，他都不忘幽默一把。1927年南昌起义后，队伍南撤。陈赓被分在前卫部队，在与敌人的一场恶战中，他左膝盖受重伤，脚腕骨也被打断，不能动弹，敌人进行搜索时，他急中生智，脱去外衣，滚到附近一条田沟里，弄得满身血污。敌人走到他身边，见他闭皮屏息，纹丝不动，以为他是死人，踢了一脚就走了。 …