1945年抗日战争胜利后，张天云率部进军中国东北，历任东北人民自治军第三师第八旅旅长，东北民主联军第二纵队第四、第六师师长，中国人民解放军东北野战军第八纵队副司令员，中国人民解放军第四野战军第四十五军副军长，参加了四平战役、三下江南四保临江、辽沈战役、平津战役、衡宝战役、广西战役等战役。中华人民共和国成立后，任中国人民解放军第十二兵团第四十五军军长。1950年12月进入南京军事学院高级系学习，1952年7月毕业后到朝鲜参加抗美援朝战争，历任中国人民志愿军第四十七军军长，第十九兵团副司令员。1958年回国