6월 29일 한국전쟁 직후 서울지구방위사령부를 구성하고 사령관에 임명되었지만, 그해 9월 28일 서울을 미군에게 잃었다. 8월 말 인천 상륙 작전에 대한 소문이 무성해지자 김일성은 최용건을 내세워 서해안 방어사령부를 설치하고 편성된 지 1개월 밖에 안 된 제18사단 등을 인천과 서울지역에 배치하였다. 8월 28일에는 인천지역 방어계획을 마련하라는 상륙저지 방어 명령을 내리고 이를 위해 정규군은 물론 일반 인민들까지 총동원하라는 지시를 내렸다. 그는 인천 상륙 작전의 정보를 사전 입수하였고, 8월 28일부터는 인천지구 방어사령관을 겸직했다.