二縱隊在該戰中殲國民黨軍1。5萬餘人。幾天後，率部趕赴遼西，協同兄弟部隊全殲廖耀湘兵團。11月1日，指揮二縱隊和第一縱隊，擔負了主攻瀋陽的重任。戰至次日拂曉，全殲瀋陽守敵，在攻瀋陽戰鬥中，第二縱隊共殲國民黨軍3。1萬餘人，俘獲國民黨軍兵團司令周福成等將官18人。
遼瀋戰役後，第二縱奉命改為中國人民解放軍第三十九軍，劉震任軍長，隨即率部入關，參加平津戰役。在解放天津的戰鬥中，三十九軍完成了從城東突破的任務，殲國民黨軍2萬餘人。
1949年4月，劉震被任命為新組建的十四兵團副司令員兼三十九軍軍長，繼續指揮部隊向華中南挺進。8月1日，改任十三兵團副司令員兼三十九軍軍長。9至10月，率部參加了衡寶戰役，殲國民黨軍1。2萬餘人。之後，又指揮部隊參加了廣西戰役，殲滅白崇禧集團殘部3。2萬餘人，並與兄弟部隊協同作戰，解放了廣西全境。
劉震回淮海區
由於淮上反頑鬥爭的失利，部隊減員嚴重，士氣低沉，戰鬥力大為削弱。在日、偽、頑、匪夾擊之下，10旅面臨的形勢極為複雜、嚴峻。在此狀況下，10旅當面之敵——國民黨142師425團在地下黨員、團長陳銳霆率領下受命舉行起義。劉震奉命指揮28團和11旅32團前往接應，並乘機殲滅跟隨425團行動的反共的第14遊擊縱隊1支隊牛肅久部。28團從火神廟進至大、小郭家以東地區隱蔽集結後，發動了主攻，與此同時，11旅32團斷敵退路並阻援。下午4時許，28團3營和警衛連首先向小營集發起攻擊，頑軍毫無準備，倉皇逃至小郭家寨，28團隨即把它們包圍。晚上，28團1、2營又發起了攻擊，頑軍憑藉寨圍、外壕防守，兩次進攻都沒能奏效。
不久，劉震旅長來到28團指揮所，經過親自勘察地形，決定將突破點選擇在小郭家寨北面，其他方向為助攻，並重新調整了兵力部署，組織了30多人的突擊隊，限令必須在天明前殲滅該敵。
翌日1時許，他親自到前線指揮，總攻發起後，突擊隊在機槍火力掩護下接近敵寨，突然投出排子手榴彈，趁著爆炸的瞬間，奮勇發起衝擊，隨即開啟了突破口，衝入小郭家寨，2營主力也緊隨突擊隊突入寨內，東西兩側助攻部隊也相繼攻入，經一個多小時激戰，除支隊長牛肅久等幾十人外，其餘全部被殲，此戰共斃、俘、傷敵700餘人，繳獲輕機槍11挺，長、短槍300支。
小郭家寨殲滅戰，是10旅在淮上反頑鬥爭失利的情況下在津浦路西的最後一仗，給根據地軍民以極大的鼓舞和振奮。這次戰鬥中，突擊隊可以說是立下了汗馬功勞。但是，後來425團改編為新四軍獨立旅後又發生兵變，這支部隊只剩下陳銳霆等10幾個人。建國之初，劉震為東北空軍司令員時，陳銳霆為華東軍區炮兵司令員，兩人都是我軍新型兵種的青年將領。這是後話。
這年秋天，10旅將士集結在洪澤湖以東運河南岸，待命搶渡運河，準備前去淮海區建立根據地。可是，運河兩岸連一隻小船都沒有，對岸國民黨王光夏部重兵防守著。深秋之夜，河水急湍，月色昏暗，劉震來到岸邊，看了看，說：“還是用老辦法，用突擊隊上！”
隨即，他命令一面組織好渡河的木排準備搭橋，一面挑選渡河突擊隊員，說：“突擊隊由向平和陳角榆負責。”
向平和陳角榆是他最倚重的戰將，很快他們挑選了一些會游泳計程車兵和幹部，組成了一支幾十人的渡河突擊隊。渡河前，劉旅長親自向對突擊隊作動員，說：
“你們是英雄的渡河突擊隊員，要學習紅軍二萬五千里長徵中在搶渡大渡河的30名英雄，要像他們一樣不怕犧牲、奮勇前進，消滅運河北岸之敵，完成黨交給你們的光榮、偉大任務……”
他的動員聲音很大，鏗鏘有力，勇士們很受鼓舞。隨即，向平帶上了一挺輕機槍架在木排上，訊號彈發出了，突擊隊開始下水搶渡，對面敵人發現10旅搶渡，一排排的槍彈掃射過來，但是，突擊隊都是10旅的精兵，個個勇不可擋，冒著密集的炮火在水中浮游著前進，很快就衝上了岸，然後，猛打猛衝，守敵被迫潰退，突擊隊隨即佔領了運河北岸陣地，後續大軍立即洶湧而來。
1942年冬，日、偽、頑和地主還鄉團大舉向淮海區根據地“掃蕩”，劉震率部巧妙地兵分兩路提前轉移，讓敵兵撲了一個空。但日偽隨即在淮海區各地建立蜘蛛網式的據點，“實行包乾”，“分片掃蕩”。各個據點很近，白天互相能看到炮樓，劉震他們攻打一個據點