长一段时间调养，方才恢复身体，开始主持总参谋长工作。1954年起，徐向前担任中央人民政府人民革命军事委员会副主席，中华人民共和国国防委员会副主席，负责空军和国土防空工作。1955年，被授予中华人民共和国元帅军衔和一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1963年主管民兵工作，并于次年任命为军事委员会人民武装委员会主任。1965年起，任第三、第四届全国人民代表大会常委会副委员长。1966年1月8日，徐向前被任命为中共中央军委副主席。
文化大革命时期.
全