5月，王树声任湖北军区司令员。1951年8月，任中央革命老根据地访问团鄂豫皖分团团长。1954年2月，任中南军区副司令员兼湖北省军区司令员，9月担任中国国防部副部长。1955年，担任中国人民解放军总军械部部长，主持部队武器装备改进建设，同年被授予中国人民解放军大将军衔，并获一级八一勋章、一级独立自由勋章和一级解放勋章。1959年4月至6月，参加了彭德怀率领的中国人民军事友好代表团访问蒙古、东德、波兰、罗马尼亚、匈牙利、捷克斯洛伐克、阿尔巴尼亚七国。1959年11月，王树声任军事科学院副院长。1960年，