新四军第三师主力在黑龙江安达地区改编为东北民主联军第二纵队，下辖第4、5、6师，刘震任司令员，吴法宪任政治委员。1947年春，率领第2纵队参加了三下江南战役，在靠山屯及新立屯等战斗中，歼国军3200多人。1947年5月，参加东北夏季攻势，指挥部队攻克怀德，歼灭守军5000余人。紧接着，率第2纵队主力迅速迂回，进行大黑林子歼灭战，随后攻克昌图。1947年9月，指挥部队参加秋季攻势。在12月开始的冬季攻势作战中，率部经5个小时激战，攻克彰武，全歼国军49军79师9000余人。辽沈战役中，刘震指挥部队参与