抗日战争胜利后不久，中共中央为加强中原地区的武装力量，大量牵制国民党军队，命令王震率领八路军南下支队由广东迅速北返，同河南军区部队和新四军5师会合。接到命令后，王震率部北返，终在1945年9月底到达豫鄂边区，并重新恢复359旅番号。10月24日，3路大军6万雄师在桐柏会师。30日，根据中共中央指示，中原局、中原军区和中原行署在桐柏县城南叶家大庄成立。王震任中原局常委、中原军区副司令员兼参谋长。
在桐柏期间，中原军区发起了桐柏战役。王震命令359旅攻打枣阳县城，歼敌2200余人。
为粉碎蒋介石妄图围歼中原军区部队于桐柏山区的阴谋，中原军区6万将士于1946年1月转移至湖北宣化店地区。6月中旬，蒋介石制定了“包围歼灭宣化店中原军区部队”的计划，扬言要“活捉王震”。
根据中央指示，中原军区主力部队分两路向西突围。6月29日晚至30日上午9时，王震随右路突围部队1.5万余人英勇地开始了突围战斗。7月6日，右路突围部队进入南阳境内。突围部队抢渡唐河、白河，途经邓州、镇平进入内乡县境。7月11日，中原局、中原军区抵达师岗镇。在这里，中原局召开扩大会议，决定部队分两路行动：359旅和干部旅为右路，由王震率领，绕过丹江取捷径荆紫关、山阳，向镇安、柞水前进。分兵后，王震率右路部队疾速西行。
7月12日，进至淅川县城附近。王震命令359旅717团和719团一部围攻淅川县城。由于淅川县城防备工事坚固，又遇滂沱大雨，淅川县城久攻不克。奉命抢占荆紫关的718团与国民党整编90师一部遭遇，双方展开惨烈的战斗，王震的警卫员黄英诚等英勇牺牲。从此次战斗抓到的俘虏口中得知，敌人已抢先占领了荆紫关，并正沿丹江向淅川方向前进，而后面的追敌也越来越近。根据敌情变化，王震断然决定右路部队改变原来拟取道荆紫关、走捷径入陕的计划，迅速抢渡丹江，南绕鲍鱼岭、南化塘向陕南挺进。
王震命令717、718团阻止由荆紫关方向进攻的国民党军，指挥359旅直、719团和干部旅于7月13日下午开始于大石桥、娘娘洞等地抢渡丹江。当时，丹江上游山洪暴发，江水猛涨，因干部旅老的老、小的小，还有不少女同志。王震放心不下，便来到干部旅。他神情自若，大声说：“东洋鬼子厉害吧？却被我们赶跑了。一条丹江就能把我们吓倒吗？”他那洪亮、铿锵的话语给干部旅官兵增强了战胜洪水的信心和勇气。7月15日，右路突围部队左右两路全部胜利渡过丹江，粉碎了蒋介石妄图消灭我军于丹江以东地区的阴谋。
7月17日，进至鲍鱼岭一带的359旅被敌6个团包围。经过两天一夜激战，被敌包围之势不仅没有改变，反而是敌后续部队日增。紧急关头，王震命令359旅所有人员全部投入战斗，杀开一条血路，迅速进入陕南。
359旅成功突围后，敌阵地上的缺口很快又重新合拢，强大的火力封锁了尾随359旅的干部旅前进的道路。干部旅连续几次进攻都未能奏效。此时，警卫营的同志们冲了上来，与干部旅的同志一起向敌人发起猛攻。经过浴血奋战，终于冲过鲍鱼岭。同时，左路部队血战南化塘后也胜利入陕。
新中国成立后，王震将军对其曾经浴血奋战过的南阳心系神往。南阳电视台建台5周年时，他亲笔题词。反映南阳解放战争历史的电视剧《南阳大会战》筹拍时，他也欣然题词：“为解放南阳而牺牲的先烈们永垂不朽！”