Đầu năm 1964, ông ủng hộ tướng Nguyễn Khánh cầm đầu Cuộc Chỉnh lý ngày 30 tháng 1 năm 1964, ông được tướng Khánh bổ nhiệm chức vụ Tư lệnh Sư đoàn 2 Bộ binh thay thế Thiếu tướng Tôn Thất Xứng được bổ nhiệm chức vụ Tư lệnh Quân đoàn I và Vùng 1 Chiến thuật. Ngày 29 tháng 5, ông thăng cấp Chuẩn tướng tại nhiệm. Ngày Quân lực 19 tháng 6 năm 1966, ông được thăng cấp Thiếu tướng. Cùng thời điểm, bàn giao Sư đoàn 2 lại cho Đại tá Nguyễn Thanh Sằng để đi nhận chức vụ Tư lệnh phó lãnh thổ Quân đoàn III và Vùng 3 Chiến thuật.