役教研室主任。2002年1月，任中国人民解放军国防大学教育长。2003年1月转任中国人民解放军总参谋部作战部部长。2004年12月升任中国人民解放军总参谋长助理、总参谋部党委委员。2006年12月升任中国人民解放军副总参谋长。2007年6月转任中国人民解放军广州军区司令员。2009年12月，任排名第一的中国人民解放军副总参谋长。2006年7月晋升中将军衔。2010年7月晋升上将军衔。他是中国共产党第十七届中央委员会委员。2012年11月，在中国共产党第十八次全国代表大会上，章沁生卸任中共中央委员职务