抗日战争爆发后，李达任八路军第一二九师参谋长，后兼太行军区司令员。他跟随刘伯承、徐向前等同志，率领第一二九师东渡黄河，开赴抗日前线。以袭击、伏击、阻击等战法，先后在长生口、七亘村等地重创日军。随后，他协助刘伯承、邓小平率领第一二九师，转战晋冀豫、晋冀鲁豫抗日根据地，精心制定作战方案，部署战役，事必尽责。他作为刘伯承、邓小平的主要助手，参与指挥了著名的反六路围攻、反九路围攻、开辟冀南、白晋战役、百团大战、1942年夏季反扫荡、沁源围困战、安阳战役等一系列战役、战斗。
解放战争时期，李达先后任晋冀鲁豫军区参谋长、中原军区参谋长、第二野战军参谋长兼特种兵纵队司令员和政治委员。参与指挥了上党战役和邯郸战役，有力地配合了毛泽东、周恩来在重庆与蒋介石的和平谈判。在平汉战役中，他受刘伯承、邓小平之托，到国民党军新八军与军长高树勋商定该部起义事宜，最后促成了该军的起义。后来辅助刘伯承、邓小平指挥野战军主力在鲁西南战场机动作战、转战豫北地区、突破黄河防线、千里跃进大别山等战场作战；此后，他又协助刘伯承、邓小平组织指挥了渡江战役，渡过长江天险，直出浙赣线，解放皖南、浙西、赣东北和闽北广大地区；随后，在贺龙等部配合下，向西南进军，解放了四川、云南、贵州、西康四省，为夺取解放战争的全面胜利，立下了赫赫战功。 中华人民共和国成立后，李达任西南军区副司令员兼参谋长，后兼云南军区司令员，参与领导歼灭国民党残余武装力量和土匪及争取和平解放西藏的工作。1953年参加抗美援朝，任中国人民志愿军参谋长，参与组织指挥了夏季反击作战。1954年后，李达历任国防部副部长兼中国人民解放军训练总监部副部长，国家体委副主任兼国防体育协会主任，中国人民解放军副总参谋长，中央军委顾问。
李达1955年被授予上将军衔和一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章；1988年7月被授予中国人民解放军一级红星功勋荣誉章。