战指导提供了实践经验。苏中战役的捷报传到延安，毛泽东极为兴奋，亲自为中央军委起草电报发给战略区首长，介绍这一“造成辉煌成果”的经验：“每战集中绝对优势兵力打敌一部，故战无不胜，土气甚高；缴获甚多，故装备优良；凭借解放区作战，故补充便利；加上指挥正确，故能取得伟大胜利。这一经验是很好的经验，希望各区仿照办理，并望转知所属一体注意。”毛泽东将粟裕的经验推广到全军学习。1947年1月任华东野战军副司令员，在战略上仍处于内线的条件下，先后与陈毅指挥了宿北战役、鲁南战役、莱芜战役、泰蒙战役、孟良崮战役等，共歼敌7个军(整编师)和1个快速纵队，内有国民党号称“王牌军”的整编第74师，1947年8月，陈毅在将欲围歼整编74师的布置发中央后，收到中央军委和毛泽东来电：“究竟打何路最好，由你们当机立断，立付施行，我们不遥制。”并最终精彩的完成了痛歼国民党军五大主力之一的整编74师的壮举。
人民解放军转入战略进攻后，粟裕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，歼敌1个整编师，迫使敌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。他体察军事政治形势的发展，于1948年1月、4月提出3个纵队暂缓渡江南进，集中兵力在黄淮地区打大歼灭战的建议，为中共中央采纳。1948 年5月，西柏坡城南庄，从不出门迎接党内同志的毛泽东，竟大步走出门外，与粟裕长时间握手，意味深长地说了一句：“17年了！”17年前，粟裕担任红12军64 师师长，在第一次反“围剿”中，先擒张珲瓒，后打谭道源。抚今追昔，两人都很激动。毛泽东说：“你们打了那么多漂亮的大胜仗，我们很高兴啊！这次要好好听听你的意见哩。” 这次会议上，毛主席改变了原来马上渡江的计划，听取了粟裕的意见，发生了后来扭转中原战局的豫东战役。孟良崮战役之后一周年，气吞山河的毛泽东在西柏坡向粟裕面授中原大战机宜。在城南庄会议最后一天，毛泽东突然提出要调离陈毅去中野任副司令，任命粟裕为华野司令兼政委，但这个消息让粟裕感到很意外，当即再三要求陈毅同志仍回华野，在粟裕的坚持下，毛泽东同意陈毅到中野工作，仍保留华野职务，由粟裕任华野代司令、代政委。1948年6月兼任豫皖苏军区司令员。在豫东战役中毛泽东复电完全同意粟裕的意见，并指出：“这是目前情况下的正确方针。”并无比信任地指示粟裕：“情况紧张时独立处置，不必请示。”六七月间，粟裕指挥华东野战军8个纵队、中原野战军2个纵队进行豫东战役，歼敌9万余人，取得了大规模攻城打援作战的胜利，改变了中原、华东战场的战略态势，打乱了国民党军防御体系，为尔后进行更大规模的歼灭战创造了有利条件。1948年9月指挥济南战役，攻克坚固设防的大城市济南，歼敌10万余人。9月24日提出进行淮海战役的建议，经中央军委批准，中原、华东野战军并肩作战，于11月6日发起淮海战役。11月8日与华东野战军副参谋长张震联名提出将南线国民党军主力抑留于徐州及其周围逐步歼灭的重要建议，为中央军委采纳，对扩大淮海战役规模，发展成为南线的战略决战起到了积极作用。在战役中，作为中共淮海前线总前委成员，直接指挥了华东野战军17个纵队作战。以其杰出的军事家的战略眼光和胆识，为淮海战役的胜利做出了巨大贡献。淮海战役共歼灭国民党军55万余人。现在一般的军史研究者都认为淮海战役的实质进程是由粟裕推动的。1949年1月任第三野战军副司令员兼第二副政治委员(仍代理司令员、政治委员职务)。在渡江战役中指挥所部追歼逃敌5个军于皖南郎溪、广德山区，解放南京、杭州。5月指挥上海战役，歼敌主力8个军于上海外围，使上海免遭严重破坏。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。在解放战争中，他富有战略远见，善于关照战略与战役和各战役、各阶段之间的联系，适时向上级提供意见，取得了一系列重要战役的胜利，积累了作为大兵团参谋的丰富经验。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，他起身时，拉上了朱德，又迈过许多人，拉过粟裕，三人和贺龙一起上前为纪念碑铲土。
中华人民共和国成立后，粟裕历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。1955年被授予大将军衔，获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。
1950年6月6日至9日，中共中央在北京召开了七届三中全会。会上，华东军区副司令员粟裕汇报了解放台湾的各项准备工作。粟裕请求由中央军委直接组织指挥台湾战役，毛泽东则决定这一战役仍由粟裕指挥。 朝鲜战争爆发后，毛泽东直接点将要粟裕为东北边防军总司令兼政委，肖劲光为副司令。但是粟裕因病未能到任，后在青岛等地疗养，12月赴苏联疗养。1951年9月回国。在总参工作期间,参与朝鲜战争指导, 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。1958年在军委扩大会议上受到错误的批判，并因此长期受到不公正的对待。同年调任国防部副部长兼军事科学院副院长。1972年任军事科学院第一政治委员。他致力于坚持和发展毛泽东军事思想，提倡学习军事辩证法。中共十一届三中全会后，提出要在军事领域解放思想，研究和回答现代战争提出的新问题。是军事科学研究实践的一位开拓者。“文化大革命”中曾任国务院业务组成员，在周恩来领导下，分管铁道、交通、邮电、港口建设和造船统筹。1982年2月21日任中央党史编审委员会委员。第1－3届国防委员会委员。1届全国政协委员。全国人大第1、2届代表，第3－5届常委，第5届副委员长。中共第7届候补中央委员，第8－11届中央委员，12大当选为中央顾问委员会常委。著有《粟裕战争回忆录》、《战时参谋工作》、《粟裕军事文集》等。他戎马一生，身经数百战，屡立战功，充分显示了卓越的军事思想与高超的指挥才能。为我军革命化、现代化建设，为发展我国的军事科学，都做出了卓越贡献。1984年 2月5日16时33分病逝于北京,享年77岁。