1937年抗日战争爆发后，叶剑贡与周恩来、朱德一起到南京参加将介石召开的国防会议，商计全面抗日事宜。红军改编为国民革命军第八路军（后又称十八集团军）后，叶剑英任参谋长，长期在南京、武汉、重庆等地八路军办事处工作。
1941年2月返回延安，任中共中央军委参谋长。同年11月兼任军事学院副院长。抗日战争胜利后，作为中共代表团成员，于1945年12月赴重庆，出席政治协商会议，参加国共停战谈判。1946年1月赴北平，任北平军事调处执行部中共代表。1947年2月返回延安，先后任人民解放军总部参谋长、中共中央后方委员会书记。1948年兼任华北军政大学校长兼政委。1946年任北平军事调处执行部中共首席代表。1948年12月―1949年8月任中共北京市委第一副书记。1949年任北平市市长。
新中国成立后，历任中央人民政府委员、中南军政委员会副主席、中共中央华南分局第一书记、华南军区司令员、广东省人民政府主席兼广州市市长、广东军区司令员兼政委。1952年起任中南军区代司令员、中南行政委员会副主席、中共中央中南局代理书记。1954年起任人民革命军事委员会副主席、国防委员会副主席、人民解放军武装力量监察部部长、训练总监部代部长等职。1955年被授予中华人民共和国元帅军衔。并获一级八一勋章，一级独立自由勋章，一级解放勋章。1958年起任军事科学院院长兼政委，并一度兼任高等军事学院院长。参与领导人民解放军革命化、现代化、正规化建设，为坚持和发展毛泽东军事思想作出多方面建树。1966年1月任中共中央军委副主席兼秘书长。“文化大革命”期间，同林彪、**反革命集团进行了坚决的斗争。他主持中央军委拟定一系列命令，经毛泽东批准颁布执行，对稳定当时局势起了重要作用。1967年以后实际上被解除在党和军队中的领导工作。1969年夏，聂荣臻一起全面深入地研究了国际形势，为打开对外工作的新局面提出了战略性的意见和建议。1971年林彪叛逃事件后，重新主持军委日常工作。1973年春，***被毛泽东召回北京，叶剑英非常高兴，他写信给毛泽东，并当面向毛泽东建议说：“小平同志回来了，我提一个要求，让他来参加和主持军委工作。”毛泽东采纳了叶剑英建议，同周恩来商议，决定恢复***的国务院副总理职务，并参加军委工作，当总参谋长。1974年1月，同***一起指挥西沙群岛自卫还击战。1975年1月，任国防部部长。6～7月间，和***一起，排除“***”的干扰，主持召开中共中央军委扩大会议，提出整军备战的根本任务和要求，强调解决部队的思想作风和组织建设问题，提高军队质量。1976年，周恩来、朱德、毛泽东三位领袖相继逝世后，文革期间结成帮派的王洪文、***、**、***妄图篡夺党和国家最高权力，叶剑英经过较长时间的酝酿和充分的准备，在华国锋的支持下果断地作出决策，于1976年10月6日，一举粉碎了“***”。解决“***”之后，当天夜里叶剑英回到玉泉山，出席中央政治局会议，宣布处置“***”的经过和商讨粉碎“***”后党和国家的大计。会议完全赞同对“***”所采取的果断行动。在粉碎**反革命集团的斗争中叶剑英起了重要的作用。1978年3月，当选为第五届全国人大常委会委员长。
1978年12月，党的十一届三中全会在北京举行。叶剑英同华国锋、***等人一起主持了这次全会。全会确定了解放思想，开动脑筋，实事求是，团结一致向前看的指导方针；作出了从1979年起把全党工作重点转移到社会主义现代化建设上来的战略决策；对经济问题特别是农业问题进行了认真讨论并作出了相应的决策；审查和解决了党的历史上一批重大冤假错案和一些重要领导人的功过是非问题；提出了健全党规党法和民主集中制，加强社会主义民主与法制的任务。全会在中央领导机构的人事安排上也作了重要变动。全会在思想上、政治上、组织上全面地恢复和确定了马克思主义的正确路线，结束了粉碎“***”以来党的工作在徘徊中前进的局面。十一届三中全会是建国以来，我党历史上具有深远意义的伟大转折。从此中国迈上了四个现代化的新里程。1979年1月，发表《告台湾同胞书》。1981年9月，发表了著名的《关于台湾回归祖国，实现和平统一的方针政策》的谈话，进一步提出了实现祖国统一的九点建议，主张举行国共两党对等谈判，实现第三次国共合作。1982年获哥伦比亚众议院授予的特级大十字民主勋章。1983年被任命为中央军委副主席，同时辞去全国人大常委会委员长职务。1985年9月经中共全国代表会议同意不再担任中央委员，同年辞去党、国家和军队领导职务。1986年10月22日在北京病逝。
一代伟人叶剑英元帅逝世以后，为了纪念叶剑英同志，让他的光辉思想和革命业绩永照人间，人民政府重修了故居，1989年列为省级文物保护单位。1987年7月又在故居的左侧动工兴建叶剑英元帅纪念馆，1989年10月22日竣工，原国家主席杨尚昆亲笔题写了馆名，原国家副主席王震等领导和海内外各界人士计200多人参加了隆重的开馆剪彩典礼。