为培养空军人才和边防建设殚精竭虑
     1952年9月26日，刘震奉调回国，出任东北军区空军司令员。之后，调任空军副司令员兼东北军区空军司令员。1955年被授予上将军衔，荣获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1957年7月军事学院毕业后，他受命组建空军学院。从指挥千军万马到进行科研教学对于刘震来说又是一次全新挑战，他二话没说立即进行筹建学院的各项工作。
     1958年9月12日，国防部命令正式成立中国人民解放军空军学院，刘震兼任空军学院院长和政治委员。9月30日，组成学院临时党委会，刘震为党委书记。1959年1月，刘震主持召开了学院临时党委第二次扩大会议，决定：边教学边编写教材和完成其他各项基本建设，采取逐步扩建和扩大招生的办法加快学院建设。
     在建院初期的边建边训中，刘震着重抓教材编写。他代表院党委明确提出教材编写的方针是：以毛泽东主席军事思想为指针，以保卫祖国的战略方针和作战指导原则为依据，以空军的建军和作战训练为基础，参考苏联及其他兄弟国家的先进经验，并研究敌人的战术和技术，从中国空军的现实情况出发，照顾到将来可能发展的情况，来编写自己的教材。学院成立了教材编审委员会，刘震亲自担任主任委员。
     空军学院在编写教材和教学过程中，始终坚持了领导与群众相结合，理论与实际相结合，编写与学术研究相结合，编写与教学相结合的原则。刘震组织教员认真学习保卫祖国的战略方针，学习毛泽东军事思想，亲自讲解学习中遇到的疑难问题，强调要深刻领会毛泽东军事思想的真谛，并切实贯彻到教材编写和教学中。对于重要的学术问题，刘震善于在群众研究讨论的基础上进行概括提炼，有时还亲自组织学术讨论会，在会上相继提出在未来卫国战争中空军的任务、使用原则以及各种情况下的各种打法，在教材编写和教学工作中试用。他还经常到课堂去听课，检查教学工作情况，听取学员对教学的意见，在教学的组织领导和方法上进行探索。在他的领导下，学院统一了教员的备课要求、重点和方法；统一了学员对自学为主的认识，密切教、学关系，调动教与学的积极性，保证了教学任务的完成。他还十分重视部队在空战中取得的经验，强调把1958年7月空军入闽打击台湾国民党空军的作战经验运用到教材之中。为充实教学内容，提高教学质量，他亲自带领教员下部队调查研究，将调研成果充实教学。在刘震的管理和带领下，学院学习空气浓厚，学术研究十分活跃，培养了大批德才兼备的空军人才。
     在空军学院期间，刘震还做了一次特殊的“红娘”，女方就是毛泽东的儿媳刘思齐。毛岸英在朝鲜战场牺牲后，刘思齐一个人生活了六七年，毛泽东很疼爱这位干女儿，讲过她还年轻，应当再找一个终身伴侣。根据毛泽东这个心意，刘震和夫人李玲商量后，细心地在空军干部中为刘思齐物色对象。经过多方了解和衡量，空军学院飞行干部杨茂之是个不错人选。毛泽东和刘思齐的母亲张文秋先后了解情况后都比较满意，刘思齐接触后对杨茂之的印象也不错。经过一段时间的交往，刘思齐和杨茂之幸福结合了，刘震夫妇还作为介绍人参加了他们的婚礼。
     就在刘震为空军学院建设殚精竭虑之时，1959年庐山会议后的“反右倾”斗争之风向他袭来。空军政治委员吴法宪不仅毫不顾及与刘震共事多年的感情，反而视耿直的刘震为眼中钉。他们根据刘震新四军时期曾在黄克诚领导下长期工作的情况，编造刘震与黄克诚“关系不正常”的谎言，把刘震往彭德怀、黄克诚等所谓的“反党集团”问题上拉，对刘震在空军学院的工作横加指责，施加了种种压力。“文化大革命”开始后，林彪、江青一伙对刘震的迫害更为残酷。他被安插上“反毛泽东思想”、“彭黄反党集团成员”，“在空军搞罢官夺权”等罪名，先被停职反省，批斗也随之成了家常便饭。在一次批斗中，刘震的两根肋骨被打断，造成了终身的残疾，此后一直不能系腰带。在逆境中，这位敢啃“硬骨头”的将军始终坚持信念，对林彪、江青一伙篡党夺权、分裂军队的阴谋活动进行了坚决的抵制和斗争，毫不顾及自己的安危。
     1973年5月，刘震被平反恢复工作，任沈阳军区副司令员。1977年7月，调任新疆军区司令员、新疆自治区党委第三书记（后改任第二书记）。此时，他已经是60多岁的老人了，身体状况也比较差。但鉴于新疆战略地位十分重要，为抓好军队、搞好战备，刘震到任后不顾严冬酷暑，先后到北疆、南疆大部分边防调研。边防一线的阿克苏、伊宁、博东、塔城等地的哨所都留下了他的足迹。在掌握了第一手资料后，刘震修订了军区的作战预案，制定了边防建设五年规划（草案）。一次，刘震到南疆中苏接壤的地方勘察地形，他爬上光秃秃的大尖山顶，烈日烤得人喘不过气来。由于连日劳累，他的慢性肠炎犯了，但他忍痛坚持调研，使身边的人员深受感动。在新疆工作期间，刘震的言行充分践行了入疆前对邓小平作出的“竭尽全力做好工作，在保卫祖国西北边疆的岗位上奉献自己的余生”的承诺。
     1980年1月，中央军委任命刘震为军事科学院副院长，先是分工管战役战术部，后分管军制部。1985年，一向以党的事业为重的他，积极发扬“乐退精神”，主动离开了领导岗位。
    1992年8月20日凌晨，刘震在北京逝世，终年78岁。