Tháng 2 năm 1964, sau cuộc Chỉnh lý nội bộ ngày 30 tháng 1 của tướng Nguyễn Khánh, tại Bộ Tổng tham mưu, Ban Hành quân của Phòng 3 được nâng lên thành Khối Hành quân, ông được thăng cấp Trung tá giữ chức vụ Trưởng khối Hành quân thuộc Phòng 3 do Đại tá Đặng Văn Quang làm Trưởng phòng. Đầu tháng 6, ông được cử kiêm Phó Phòng 3 do Đại tá Nguyễn Đức Thắng làm Trưởng phòng. Đầu tháng 10 cùng năm, ông được chỉ định đi giữ chức vụ Trưởng phòng 3 trong Bộ Tư lệnh Quân đoàn III tại Biên Hòa do Thiếu tướng Cao Văn Viên làm Tư lệnh.