中华人民共和国成立后，任中南军区副参谋长。1950年任东北军区后勤部部长，负责中国人民志愿军的后勤工作。1952年，李奉命组建中国人民解放军后勤学院，任院长。1955年，调任中华人民共和国石油工业部部长。1958年，李聚奎与余秋里对换职务，出任中国人民解放军总后勤部政治委员，被授予上将军衔。1966年，李担任中国人民解放军高等军事学院院长兼中共中央军委委员，后在“文化大革命”受迫害。1977年，李复出任后勤学院政委，1981年退休，任中央军委顾问兼中顾委委员。1989年，在六四事件中，李聚奎反对出动军队实行