8月4日，程潜、陈明仁领衔通电起义，将第一兵团改中国国民党人民解放军第一兵团，陈明仁任兵团司令官，并兼湖南省政府临时主席。9月应邀赴北京参加中国人民政协协商会议第一届全体会议。11月1日，陈明仁所部7万余人整编为两个军6个师，改称中国人民解放军第21兵团。
1950年2月初，陈明仁率兵团司令部从浏阳移驻醴陵，12月中旬，奉中南军区命令，率部进驻桂南，担负小瑶山及周围的四十八弄、同正、隆安、百色等地的剿匪任务，经过5个月的战争，共歼灭土匪3万多人。
1952年1月，21兵团司令部改组为水利工程部队司令部，10月，陈明仁改任第55军军长。不久，他率部开赴广东湛江，担负守卫祖国南大门的光荣任务。
1955年，陈明仁被授予上将军衔，获一级解放勋章。曾先后担任中南军政委员会委员，中华人民共和国国防委员会委员，当选为第一届、三届全国人民代且和中国人民政治协商会议和第一届全国委员会委员，第三届、四届常务委员会委员，首届、二届湖南各界人民代表会议协商会常务委员，第一届、二届、三届湖南省人大代表。
1974年5月21日，陈明仁因患癌症与世长辞，终年71岁，一代将星陨落。
