号召反对蒋介石。8月13日，他发表通电，脱离中国国民党，跟随中国共产党。事后，他被中国国民党永远开除党籍，并予以通缉。9月，刘到北平参加中国人民政治协商会议。1949年后，历任中华人民共和国中央人民政府人民革命军事委员会委员，国防委员会委员，中华人民共和国国防部研究组组长，中南军政委员会委员兼水利部部长，体育运动委员会主任，文教委员会副主席；全国政协第二、三、四届委员，第五届副主席；第一、二、三届全国人大代表，第四、五届全国人大常务委员会委员等职。然而中共对他并未重用。1950年，加入中国国民党革命