回国以后，徐诚之历任中国人民解放军铁道兵宣传部部长、师政委，大兴安岭会战指挥部政治部主任，铁道兵学校副政委，铁道兵政治部主任，铁道兵党委常委兼政治部主任。1960年徐诚之晋升大校军衔。徐诚之曾获中华人民共和国三级独立自由勋章、二级解放勋章，朝鲜民主主义人民共和国二级共和国勋章、二级国旗勋章。1988年，获独立功勋荣誉章。徐诚之是第五届全国人民代表大会代表。2017年1月21日，徐诚之在北京病逝，享年96岁。