1946年6月蒋介石发动全面内战后，中共中央采纳粟裕的建议，改变太行、山东、华中3支大军同时出击外线的计划，同意华中野战军主力先在苏中内线作战。

野战军聚集地发起进攻。粟裕、谭震林指挥华中野战军19个团3万余人奋起迎击。分两个阶段作战，历时45天，歼灭***军6个旅、5个交通警察大队共5.3万人（***军五分之二兵力），取得了在内线歼灭美械装备的***军的初步经验，是人民解放军在解放战争初期取得的重大胜利之一。

1947年1月，粟裕率华东野战军先后发起了宿北战役、鲁南战役、莱芜战役、泰蒙战役、孟良崮战役等，共歼***7个军（整编师）和1个快速纵队。其中，1947年5月歼灭***号称“王牌军”的整编第74师。人民解放军转入战略进攻后，率华东野战军主力挺进鲁西南，掩护晋冀鲁豫野战军主力南下大别山，指挥沙土集战役，歼***整编第57师，迫使国民军从山东和大别山区抽调4个整编师来援，实现了华东战区由内线向外线、从战略防御到战略进攻的转折，随即挺进豫皖苏边区。

1948年5月，被任命为华东野战军司令兼政委，在其推辞后任代司令兼代政委。1948年6月兼任豫皖苏军区司令员。

1948年6月16日，粟裕发起开封战役（又称豫东战役第一阶段），激战5昼夜，22日攻克开封，全歼守敌及部分援敌共4万余人。6月27日发起睢杞战役（又称豫东战役第二阶段），激战6天，共歼***军5万余人。7月12日发起兖州战役，歼敌6.3万余人，使王耀武盘踞的济南陷于孤立。豫东战役中，华东野战军参战兵力达20万人，***军参战的兵力达25万余人。经过20天连续作战，华东野战军共歼敌9万余人，给了中原之敌以重创，为华东野战军进一步开展中原和华东战局，创造了有利条件。

1948年9月11日，被任命华东野战军总指挥。9月16日，发起济南战役，24日胜利结束，全歼济南守敌10.4万余人（包括起义两万余人），生俘***第二绥靖区司令官王耀武以下将领23名。在阻援打援战场上，***援军迟迟不敢北上增援，华东野战军不战而胜。

1948年11月6日，粟裕率华东野战军发起淮海战役。该战役共投入解放军66万，[8]地方部队40万。[9]在战役中，粟裕指指挥华东野战军17个纵队作战，歼灭***军44万余人，解放军伤亡13万余人。战役过后，毛泽东说：“淮海战役，粟裕同志立了第一功。”

1949年1月，粟裕任第三野战军副司令员兼第二副政治委员。2月开始筹备第三野战军京沪杭战役（实际分为渡江战役、上海战役等）。4月下旬，他指挥的渡江战役解放了南京、杭州。5月指挥上海战役，在上海外围歼敌主力8个军。先后兼任上海市军管会副主任、南京市军管会主任、南京市市长、华东军政委员会副主席。

1949年5月20日，粟裕为上海军事管制委员会副主任。8月2日，华东海军由粟裕指挥。[2]

1949年9月中旬-10月中旬，粟裕率领第三野战军代表团出席在北京召开的全国政治协商会议、中华人民共和国开国大典和中央军委召开的军事会议。会议中粟裕当选为全国政协委员，被中央人民政府任命为中国人民革命军事委员会委员。

1949年9月30日，党和国家领导人在天安门广场为人民英雄纪念碑举行奠基典礼。毛泽东主席是第一个上前铲土的，粟裕作为第三野战军代表团团长兼首席代表，紧随朱德、贺龙之后第四个铲土。

中华人民共和国成立后，粟裕历任解放台湾工作委员会主任、中国人民革命军事委员会副总参谋长、中国人民解放军总参谋长、国防部副部长、军事科学院副院长、第一政治委员，中共中央军委常务委员。是中共第八届至第十一届中央委员，第一至三届国防委员会委员，第三至第五届全国人大副委员长，中共中央顾问委员会常委。

1950年1月27日出席华东军政委员会成立会议，粟裕就任华东军政委员会副主席。6月上旬出席中共七届三中全会。会议期间，粟裕建议中央军委直接指挥台湾战役。毛泽东宣布：攻台作战仍由粟裕负责。

1950年7月上旬，粟裕为东北边防军司令员兼政治委员。7月14日，粟裕复发高血压、美尼尔氏综合症，到青岛治疗。8月1日，粟裕病情仍未好转。12月，经中共中央批准，到苏联疗养。

1951年9月，粟裕从苏联回国，周恩来、朱德向他传达中共中央要他到总参工作的决定。11月12日，中央军委任命粟裕为中央人民政府革命军事委员会第二副总参谋长，仍兼华东军区副司令员。12月12日，就任人民革命军事委员会副总参谋长。

1954年10月31日，中共中央通知：粟裕任总参谋长。在总参工作期间，参与抗美援朝战争指导，提出很多重要建议，提出完整的军队建设计划，实现新中国第一代国防体系建设。

1955年9月27日，粟裕参加周恩来总理授予军衔的仪式。周恩来把授予大将军衔命令状第一个授予粟裕，并授予一级八一勋章、一级独立自由勋章和一级解放勋章。

1956年11月20日，增补粟裕为中央军委委员。

1958年2月，粟裕参加以周恩来总理为首的政府代表团访问朝鲜，粟此行主要与朝方协商部署志愿军回国事宜。6月30日晚上，他主持总参谋部第四次部务会议，讨论军委扩大会议提出的有关总参工作和军队建设方面的重大问题。9月19日，正式到军事科学院任副院长、党委第一副书记，负责院的常务工作。12月30日，国防部命令：粟裕以国防部副部长职务兼任军事科学院副院长。

1970年6月，粟裕率中国军事代表团访问刚果，途经法国考察了诺曼底。

1973年8月24日，粟裕出席中共十大，在再次被选为中央委员。

1975年1月13日，粟裕出席第四届全国人民代表大会第一次会议，任解放军代表团团长，被选为人大常务委员会委员。中共中央决定成立中共中央军事委员会常务委员会，他被任命为常务委员会委员。

1977年8月，粟裕出席中共十一大被选为中央委员。1982年5月7日，应《淮海千秋》摄制组要求，他参加有关淮海战役的座谈会。同年，被任命为中央顾问委员会常委。

1984年2月5日16时33分，粟裕在中国人民解放军总医院逝世。