返回云南后，陈诚统一了远征军的编制，10月再次制订远征军反攻计划，但在10月中旬胃病发作，几度昏迷，已不能坚持正常工作，于11月底赴重庆休养。
1944年6月，日寇兵临潼关。为解西北之急，蒋介石决定在汉中设立第一战区，由陈诚出任司令长官兼冀察战区司令，所辖六省区，节制九个集团军、23个军，实力为全国各战区司令之首。
11月，蒋介石已完成由陈诚取代何应钦的历史过渡，即任命陈诚接任何应钦的军政部长一职，为了安抚何应钦，蒋介石不久又安排何应钦出任同盟国中国战区中国陆军总司令。
五、兵败辽沈
抗战胜利后，1946年5月，国民党撤销原军事委员会及所属军令部、军政部以及何应钦的陆军总司令部，成立国防部，将军政大权集中到国防部。经过一番各方势力平衡，最后由桂系白崇禧任第一任国防部长，陈诚任参谋总长。
从名义上看，国防部长领导参谋总长，但蒋介石将白崇禧放在国防部长的位子上架空，而由陈诚掌握国防部大权，上对蒋介石负责，下直接统领陆、海、空三军和联勤四个总司令。