随后参加第五次战役、1951年夏秋防御战役。1952年宋时轮与20、26、27军回国，第九兵团则由王建安接任司令员和政治委员。宋时轮回国后任总高级步兵学校校长，后兼政治委员。宋时轮1955年被授予上将军衔，曾荣获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1957年11月，任军事科学院第一副院长，并先后兼任计划指导部、外国军事研究部部长。「文化大革命」期间遭受到冲击。1972年10月，宋时轮重新出来工作，担任军事科学院院长，党委第二书记、书记。1977年至1980年担任中央军委教育训练委员会主任。