第三兵团副政治委员兼政治部主任。1948年9月，组织指挥了察绥战役，进军绥远，攻占集宁、包头等地。11月，率部参加平津战役，在东北野战军第四纵队和地方部队的配合下攻占张家口，歼灭国军第十一兵团。1949年2月，任中国人民解放军第二十兵团政治部主任，参与太原战役。此后担任兵团政治委员，驻防华北。
中华人民共和国成立后.中华人民共和国成立后，李天焕转任解放军公安部队副政委和副司令，随后即在公安部队长期任职。1955年起担任中国人民解放军公安军副政委，同年获授公安军中将军衔、一级八一勋章