Đầu năm 1964, sau cuộc Chỉnh lý nội bộ các tướng lãnh trong Hội đồng Quân nhân Cách mạng vào cuối tháng Giêng để lên nắm quyền lãnh đạo của tướng Nguyễn Khánh. Đầu tháng 3, ngành Công binh được tổ chức lại cơ cấu và nâng thành Cục Công binh trực thuộc Tổng cục Tiếp vận, ông được cử giữ chức vụ Tham mưu trưởng trong Bộ chỉ huy Cục Công binh. Ngày Quân lực 19 tháng 6 năm 1965, ông được thăng cấp Trung tá, được cử giữ chức vụ Chỉ huy phó Cục Công binh. Đầu năm 1966, ông được cử đi du học 16 tuần tại Hoa Kỳ, khóa Chỉ huy Tham mưu cao cấp tại Học viện Quân sự Fort Leavenworth, Kansas.