1947年7月，郭天民调任晋冀鲁豫野战军副参谋长，协助刘伯承、邓小平和参谋长李达，组织了千里跃进大别山的战略行动。同年11月，鄂豫军区成立，邓小平对郭天民说：老郭，你再做一次无名英雄吧。就这样，郭天民没有随大部队转战，留下来坚持敌后斗争，担任军区副司令员，协助司令员王树声开辟鄂豫新区的斗争。次年春天，由于全国战局的需要，刘邓大军主力转移到淮河以北另觅战机。敌人再次派重兵侵入大别山地区，发动疯狂“扫荡”。王树声、郭天民率部避敌锋芒，暂时分散于深山峻岭中，同时组织了10多支游击队频频出击，与敌巧妙抗争中，积小胜为大胜，逐步从困境中摆脱出来。
     1948年底，淮海战役打响了，“清剿”大别山的国民党正规军大批撤走，只留下小股军队。王树声、郭天民抓住时机，分兵出击，积极配合淮海战役。他们积极反攻，先后解放商城、固始、新县、黄安等多座县城，使大别山解放区进一步扩大，牵制了国民党大量兵力。与此同时，他们还率部积极配合地方政府筹粮备款，修桥开路，支援前方，为解放全国作出了重大贡献。谈起郭天民，开国大将王树声称赞说：老郭是个好伙计，当时既是副司令员，又实际上是参谋长。
     1949年2月，郭天民奔赴中原地区，担任第二野战军第四兵团副司令员兼参谋长。其后，他协助司令员陈赓率部南下，执行大迂回、大包围的作战方针，进行广东、粤桂战役和滇南战役。在追击敌人时，他们所在的部队每天以70至80公里的速度前进，与兄弟部队一起将40万国民党军残余部队全部消灭。
     1950年4月，云南军区成立，陈赓、郭天民分别担任司令员、第一副司令员。云南军区刚一成立，陈赓就投身抗法援越战场大半年，次年春天又忙于抗美援朝事宜，因此云南军区的大事小事都得郭天民操心。这一时期，他办的两件事被人广为称道：领导了改造卢汉部队和肃清匪特的任务。
     由于国民党反动派的造谣，卢汉部一些起义官兵有顾虑，担心共产党对其分化，然后吃掉。郭天民按中共中央的方针，保留原国民党起义部队基本建制，说服教育原国民党官兵留下来，为新中国的国防事业作贡献。同时，对国民党军存在的旧思想、旧习惯，特别是反动和错误的东西，郭天民也绝不姑息迁就，进行有理、有利、有节的斗争，争取大多数官兵，打击少数反动分子，及时发现和制止了少数反动分子叛变的阴谋。结果，起义的5000多名国民党军官兵经过教育，被改造成了中国人民解放军的有机组成部分。
     解放初期，云南的社会情况复杂，有各种反动武装达250余股，匪特达10多万人。他们活动猖獗，抢掠人民群众财物，袭击人民政府驻地，杀害革命干部，破坏交通。郭天民作为驻军主要领导，将大部分精力放在了肃清匪特上。他指示云南军区：一个团包一个县，对大股匪特，动用大部队；对小股土匪，采取机动灵活的战术；根据不同情况，时而“三分政治，七分军事”，时而“三分军事，七分政治”，展开大规模的清剿匪特的斗争。在人民群众的支持下，云南的绝大多数匪特被肃清，一度动荡的社会安定下来。谈起搭档郭天民，陈赓玩笑之中有欣赏：“我是坐言，他是起行，简直是绝配！”