前往苏联治病。经过数次治疗，至1951年夏，粟裕身体基本痊愈。9月，粟裕回国。回国后，粟裕担任第二副总参谋长兼华东军区副司令员。
总参谋长时期.1954年11月，粟裕正式被任命为中国人民解放军总参谋长。1955年，粟裕被授予大将军衔，并被授予一级八一勋章、一级独立自由勋章和一级解放勋章。粟裕任总参谋长期间，从事了军队现代化工作，包括精简机构，发展多兵种，组建完善海空军，重新划定军区等等。1955年，由总参谋部组织领导，叶剑英为总导演、粟裕为第一副总导演，在辽东半岛举行抗登陆