中华民国战后复原工作，被中央军委临时授予少将军衔。1945年9月起，伍修权任中共中央东北局委员，东北人民自治军第二参谋长。1946年1月，任东北民主联军第二参谋长，北平军事调处执行部驻沈阳小组中共代表。1948年1月后任东北军区参谋长兼军工部政委，参与辽沈战役，战役后兼任沈卫戌区司令员。在此期间，他还担任东北军区军政学校校长，参与筹建了中国人民解放军第一所航空学校和第一所海军学校。1949年4月，伍修权任东北军区参谋长。
中华人民共和国成立后.中华人民共和国成立后，任中央人民政府外