任山东军区第六师副师长兼参谋长，后进入东北，任第二纵队参谋长、四纵十一师师长、十师师长，期间率部参加塔山战役，抵御国军精锐独立第95师轮番进攻，并最终镇守阵地，后升任第四野战军第41军121师师长。随后率部南进，1949年7月，担任第四十军副军长，参加衡宝战役、海南岛战役等。1950年，率部参加朝鲜战争，同年12月26日，调任第五十军副军长、代理军长。1953年4月，第五十军军部被美军侦察到，随后被空袭，蔡正国重伤阵亡。其为朝鲜战争中志愿军牺牲的最高级别指挥员。