负责军事行政、装备、军务等工作，主持制订了《关于改变组织体制的决议（草案）》、《总参谋部工作制度及工作方法十条》、《第二个五年计划期间解放军的发展方向及组织编制》、《全军组织、装备八年规划》、《对改变我军陆军师编制的意见》等文件。1955年，张爱萍被授予上将军衔，获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1959年9月起，张爱萍任国防科委副主任、国务院国防工业办公室副主任，中央专委委员兼办公室副主任，中央军委委员，主持国防科技、装备和国防工业工作，并具体负责“两弹一星”工程。文革中，张爱萍受到批判