1952年8月起，任西北军政委员会委员兼公安部部长、西北公安部队司令员兼政治委员。1953年1月，入中国人民解放军军事学院高级速成系学习。1955年5月，西北军区改制为兰州军区，张达志任司令员。同年被授予中将军衔，获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1960年11月起，任中共中央西北局书记处书记。1969年4月，当选中共中央军委委员；11月，担任中国人民解放军炮兵司令员。此外，张达志还是中共第八届中央候补委员（中共八届十二中全会递补为中央委员），第九届、第十届中央委员，第四届全国人大常委会委