In den 1920er und 1930er Jahren setzte sich Woroschilows militärischer Aufstieg auf verschiedenen Positionen der Roten Armee fort. Am 7. November 1925 wurde er "Volkskommissar (Minister) für Armee und Marine" (im Juni 1934 umbenannt in "Volkskommissar für Verteidigung") sowie Vorsitzender des Revolutionären Kriegsrates. Am 20. November 1935 erfolgte die Ernennung zum Marschall der Sowjetunion. In der Zeit der politischen Säuberungen Ende der 1930er war Woroschilow als enger Vertrauter Stalins in sicherer Position und im März 1940 einer der vier Unterzeichner des von Lawrenti Beria vorgeschlagenen Exekutionsbefehls für polnische Kriegsgefangene, der zum Massaker von Katyn führte.