进入中共中央党校学习。1945年4月，陈奇涵被选为中共七大正式代表出席了大会；9月陈奇涵调离中央党校，被派往东北战场，到达承德时生病，乃留任冀热辽军区（司令员兼政委李运昌）副司令员。1946年1月指挥所部在古北口挫败了国民党军队的进攻；8月28日主动能够撤离承德，执行“让开大路，占领两厢”的决策。1947年5月参加东北战场的夏季攻势；同年冬，陈奇涵调任东满（吉林）军区副司令员，率部参加了冬季攻势作战。1948年1月率领军区部队配合东北人民解放军主力向沈阳外围进攻；3月率部围攻吉林，吉林市解放后，又转攻长春；4月任辽南军区司令员；7月辽南军区改为辽宁军区，陈奇涵任司令员；9月12日至11月2日，陈奇涵指挥军区部队参加辽沈战役，有力地支援了野战军主力的战斗；11月调任东北军区参谋长。1949年3月随第四野战军南下；5月中共中央任命陈奇涵为江西军区司令员，他率领南下干部日夜兼程，向江南挺进；6月6日，赶到江西南昌，第四十八军兼江西军区，陈奇涵任江西军区司令员、南昌军管会（主任陈正人）副主任，9日兼任南昌警备司令员，主持剿灭残匪、恢复生产的工作。1950年秋江西省实行土改，陈奇涵兼中南军区党委委员。1951年成为中共中南局委员。1952年冬，陈奇涵被选为江西省人民政治协商会议主席。1953年12月，陈奇涵离开江西军区，调到北京接受新任命。1954年1月中央军委决定成立中国人民解放军军事法庭，统一管理全军审判工作，2月28日任命陈奇涵为军事审判庭庭长；8月，陈奇涵向军委提交了《军事法庭的建立与工作》的报告，提出在军事法庭筹备阶段，主要是起草组织、刑事法规，组织干部学习和掌握人民政权下的军法业务知识；11月1日中国人民解放军军事法院成立，陈奇涵任军事法院院长。1955年9月23日被授予上将军衔，荣获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。陈奇涵属于军法系统唯一的上将。1956年中国人民解放军军事法院改为最高人民法院军事审判庭，陈奇涵任庭长。1957年4月3日，第一届全国人民代表大会常务委员会第五十五次会议任命陈奇涵为最高人民法院副院长。“文化大革命”中，他对中共文革小组煽动“怀疑一切”、“打倒一切”的极左路线极为反感。一次，在天安门城楼上检阅红卫兵，面对暗中操纵聂元梓抛出第一张大字报的康生，陈奇涵以讥讽的口气问：“聂元梓是什么派？”毫无防备的康生吞吞吐吐地说：“算革命派吧。”陈奇涵严肃地说道：“我看不一定！”后来，陈奇涵奉命进入某高等军事院校“支左”。他反对以派划线，更反对扩大派性斗争，挑动群众斗群众。他把两派群众负责人召到一起，说：“我不怕你们骂我骑墙派，你们都是革命派。”林彪曾经是陈奇涵黄埔军校的学生，在红1方面军和四野也曾长期共事。洁身自好从不趋炎附势的陈奇涵，毫不理会林彪的拉拢。在党的九大召开前夕，林彪、**为突出他们的“山头”，排挤拉倒一大批老一辈革命家，把陈奇涵污蔑为“一贯的老机老右”。毛泽东察觉了他们的阴谋，在中共会议上严正指出：“我们的军队，原是由许多个‘山头’汇集在党的统一的旗帜下来的。我们要搞五湖四海，不要搞山头主义。”并亲自提议把“八大”候补中央委员陈奇涵选为中共委员。
1981年6月19日，陈奇涵在北京逝世，终年八十四岁。