坐救济总署轮船，展转上海、天津等地，于1947年3月由河北静海进入解放区。7月3日，赵寿山通电全国反蒋。1948年1月，赵寿山调任西北野战军副司令员。率部进入外线，参与指挥宜川战役、荔北战役等。1949年，担任第一野战军副司令员，接连率部发动春季攻势和陕中战役，并参与扶郿战役、兰州战役，平定西北战事。
从政经历.1949年底，赵寿山任青海省人民政府主席，1952年调任陕西省省长。1954年，当选第一届全国人民代表大会代表。赵寿山主持陕西工作时，在建设三门峡水库问题上坚决反对苏联专家