后任西北野战军第二纵队司令员兼政委，参加了延安战役和青化砭战役、羊马河战役、蟠龙战役、沙家店战役等。1947年12月，援助徐向前的运城战役。1948年，参与宜川战役、澄合战役、荔北战役、西北冬季战役。在宜川瓦子街战斗中，二纵由南向北担任主攻之一，歼灭国军刘戡部两万余人。随后的围攻洛川战役中，王震突发胃出血而未能参战。冬季攻势永丰镇战斗中，王震直接指挥二纵歼灭国军一万余人，俘虏国军76军军长李日基。1949年，王震出任中国人民解放军第二军军长兼政治委员，6月升任第一兵团司令员兼政治委员，率部参加陕中战役，