被改编为国民革命军第八路军第一一五师第三四四旅六八八团,刘震任政治委员。
一九三七年十二月,率部随三四四旅开赴冀西平(山)、井(陉)获(鹿)三角地区,伺机打击正太、平汉路之日军。次年三月,又奉命开赴晋东南,参加粉碎日军“九路围攻”的作战。一九三八年六、七月间,为了配合军队粉碎日军对中条山的进攻,奉命率领六八八团三营六百多人开进中条山。除配合军队的作战行动外,刘震还支持发展当地群众性的游击斗争,并积极扩充部队,仅半年时间,就发展到近千人。
同年十一月,第三四四旅组建独立团,刘震任团长,奉命到冀鲁豫边区开展斗争。一九三九年二月,边区部队统一组成冀鲁豫支队,独立团改为该支队第一大队,任大队长。在支队和中共鲁西南地委的领导下,指挥第一大队为保卫鲁西南根据地作出了积极的贡献。
一九四零年初,刘震被任命为新组建的八路军第二纵队第三四四旅旅长。五月,率部参加了讨伐顽军石友三的战役。六月,奉命南下的第二纵队在涡阳与新四军第6支队合编为八路军第四纵队,第三四四旅编为第四纵队第四旅。合编后,率领第四旅担任开辟和坚持淮上根据地的任务。
一九四一年一月“皖南事变”后,第四旅奉命改编为新四军第四师第十旅。五月,率十旅奉命进到津浦路东,在洪泽湖以北和以东地区,开展边沿区斗争。一九四一年九月,第十旅奉命拨归新四军第三师建制,调往苏北淮海地区,实行主力地方化,刘震任第十旅旅长并兼任淮海军分区司令员。在刘震的领导和指挥下,经过几年的努力,第十旅在淮海区扎根成长,发展壮大,从初进淮海区的两个团发展到六个团,胜利地完成了“主力-地方化-更大的主力”这一过程。
一九四四年春,苏北新四军部队开始对日军反攻,刘震指挥部队先后进行了高沟战役、杨口战役、林公渡战斗和叶圩子战斗。还参加了阜宁战役,给苏北的日伪军以沉重的打击,扩大了抗日根据地。一九四五年一月,中共华中局决定由刘震兼任淮海地委。一九四五年八月,政府宣布无条件投降,可盘踞在淮阴、淮安两城的伪军拒绝向抗日军民缴枪。九月六日,指挥部队采取重点爆破与猛烈火力相结合的打法,迅速攻入淮阴城,击毙伪军二十八师师长,全歼该师九千余人,取得了部队从长期游击战转向对预有防御城市的攻坚战的重要经验。随后,又率部参加了解放淮安城的战斗。
一九四五年九月下旬,新四军第三师奉命进军东北,刘震被任命为副师长。十一月底,三师在锦西编入东北人民自治军(后改称为东北民主联军)。十二月下旬,奉命在义县地区指挥五个团阻击部队,掩护东北人民自治军总部在辽西前线安全转移。一九四六年一月,率八旅主力及师特务一团,攻克吉林通辽,全歼守军一千四百余人。
一九四六年三月,刘震被任命为中共吉江省委,并兼吉江军区司令员。同年六月,奉命和吴法宪组建东北民主联军第二纵队,任司令员。一九四七年春,率领第二纵队参加了三下江南战役,在打靠山屯及新立屯等战斗中,歼军三千二百多人,使第二纵队在战斗中提高了打运动战、攻坚战的能力。一九四七年五月,率第二纵队参加了东北民主联军发起的夏季攻势。五月十六日,指挥部队经长途奔袭,对怀德发起总攻,经过激战,于十七日攻克怀德,全歼守敌五千余人。紧接着,率第二纵队主力迅速迂回,进行大黑林子歼灭战。六月,第二纵队攻克昌图。九月,指挥部队参加秋季攻势。在十二月开始的冬季攻势作战中,率部经五个小时激战,攻克彰武,全歼守军四十九军七十九师九千余人。中共中央为此专门致电嘉勉。
辽沈战役开始后,刘震于一九四八年十月三日奉命参加攻克锦州的战斗。十月十四日十时,在攻占了锦州城西北的外围据点后,发起了对锦州的总攻。他指挥部队从西北门突破,经过纵深战斗,十五日十八时攻锦战斗胜利结束。第二纵队在该战中歼军一万五千余人。几天后,率部赶赴辽西,协同兄弟部队全歼廖耀湘兵团。十一月一日,指挥二纵队和第一纵队,担负了主攻沈阳的重任。战至次日拂晓,全歼沈阳守敌,在攻沈阳战斗中,第二纵队共歼军三万一千余人,俘获军兵团司令周福成等将官十八人。
辽沈战役后,第二纵奉命改为中国人民解放军第三十九军,刘震任军长,随即率部入关,参加平津战役。在解放天津的战斗中,三十九军完成了从城破的任务,歼军二万余人。
一九四九年四月,刘震被任命为新组建的十四兵团副司令员兼三十九军军长,继续指挥部队向华中南挺进。八月一日,改任第十三兵团副司令员兼第三十九军军长。九至十月,率部参加了衡宝战役,歼军一万两千余人。之后,又指挥部队参加了广西战役,歼灭白崇禧集团残部三万两千余人,并与兄弟部队协同作战,解放了广西全境。
一九五零年十月,刘震被任命为中南军区空军司令员。十一月调任东北军区空军司令员。在抗美援朝作战中,担任中国人民志愿军空军司令员。在他的领导、指挥下,年轻的中国空军逐渐成长起来,具备了与美国空军抗衡的能力。鉴于他的突出贡献,朝鲜政府授予他朝鲜人民民主主义共和国一级国旗勋章。
一九五二年十月后,刘震先后担任中国人民解放军空军副司令员兼东北军区空军司令员,空军学院院长、政治委员,沈阳军区副司令员,军区司令员、维吾尔自治区第三(后为第二),军事科学院副院长。他还在中共“八大”二次会议上,补选为中央候补委员,在中共十一次和十二次代表大会上当选为中央委员。在一九八五年中共全国代表大会上,被增选为中顾委委员,中共十三大时,继续当选。
刘震一九五五年被授予上将军衔,荣获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。一九八八年七月被授予一级红星功勋荣誉章。
“恩,二纵现在还归我管就行了,那我什么时候来二纵看一看,那就是我的事情了,再说,前面你们二纵出了那么大的事情,坏了我的计划,我不来这里看看怎么可以啊,万一要是我们在指挥部制定的计划,再被你们给破坏了,怎么办啊。”张心这个时候笑的意味深长的看着自己手下的这两员大将,依然没有打算和他们正经的说话,还是开着玩笑对着刘震和吴法宪说道。甚至也没有要阻止自己的意思,不仅不打算阻止,而且还有在这了继续的看刘震和吴法宪的笑话的企图啊、RO