中央西北局委员、新疆分局第一书记、新疆军区第一副司令员、代司令员等职务。他认真贯彻执行党的民族政策，领导剿匪、土改等工作，改造和团结起义部队，指挥军队屯垦戍边、兴修水利、发展工业和各项事业，迅速稳定了新疆的社会秩序，实现了新疆财政经济状况的好转，为促进各族人民的团结，巩固新疆边防，倾注了全部精力，也为新疆现代化工农业的发展奠定了重要基础。新疆军区生产建设兵团，就是在他的积极建议下创建的。1954年2月，王震同志转任铁道兵司令员兼政治委员，同年任解放军副总参谋长。他亲赴一线，率领铁道兵部队抢建黎湛铁路、鹰厦铁路，圆满落实了中央军委关于开辟华南出海通道、巩固东南海防的战略部署。1956年以后，王震同志长期担任农垦部部长。他领导农垦战线的广大职工群众、转业官兵，在祖国边陲披荆斩棘、艰苦奋斗，创建了一大批军垦农场和地方国营农场，使之成为建设边疆、保卫边疆的一支主要力量，成为国家生产粮食和油、棉、橡胶等经济作物的重要基地，并创造了农工商贸一条龙的成功经验，锤炼出传承至今的艰苦奋斗、勇于开拓的农垦精神。1955年，王震同志被授予中国人民解放军上将军衔。1956年在党的八大当选为中共中央委员。
“文化大革命”中，王震同志遭受迫害。他置个人安危于不顾，同林彪、江青***集团进行了针锋相对的斗争。在党的九大、十大上，仍当选为中共中央委员。1972年，他参与国务院的业务领导。1975年1月，在第四届全国人民代表大会第一次会议上被任命为国务院副总理。他协助周恩来总理抓经济工作，支持邓小平同志进行全面整顿，发展国民经济。
在粉碎“四人帮”的斗争中，他坚决支持党中央采取果断措施，为挽救党、挽救中国社会主义事业发挥了重要作用。此后，他积极参与推动平反冤假错案，反对“两个凡是”，支持真理标准问题的讨论，主张正确评价毛泽东同志的历史地位和毛泽东思想。在党的十一大、十二大上，他继续当选为中共中央委员，并任十一届、十二届中央政治局委员；曾经担任中共中央军委常委、中央顾问委员会副主任，兼任中央党校校长。在第五届全国人民代表大会第一次会议上连任国务院副总理。
1988年4月，在第七届全国人民代表大会第一次会议上，王震同志当选为中华人民共和国副主席。王震坚决贯彻执行十一届三中全会以来党的路线方针政策，衷心拥护中国特色社会主义伟大实践，始终坚持四项基本原则，努力推动改革开放各项事业的发展。在国务院分管国防工业部门工作和担任中央军委常委期间，他为改善我军装备，推进部队革命化、现代化、正规化建设和军转民生产做了大量工作。在党和国家领导人岗位上，他支持经济特区的创建，关心民族地区的建设，牵挂科技文教事业的发展，重视外交工作和同世界各国的友好往来。晚年岁月中，他坚决拥护和支持以邓小平同志、江泽民同志为核心的党的第二代、第三代中央领导集体，努力维护国家安定团结和社会政治稳定，对祖国的繁荣富强和完全统一寄予殷切期望。
临终前，王震仍然牵挂着国家的改革和建设事业，对党的前途和社会主义事业充满信心。