抗战结束时，国民党军队总兵力约有490多万人。1946年，民国政府决定改组全军统帅部，撤销抗日战争期间设立的军事委员会，成立国防部。国防部设部长1人，第一任部长为白崇禧；设参谋总长1人，第一任参谋总长为陈诚。国防部下辖陆军、海军、空军、联合勤务四个总司令部。蒋介石先后以“国民政府主席”和“中华民国总统”身份统率陆、海、空三军。1946年3月，民国政府对国民党军队进行了整编，计划把89个步兵军、239个步兵师和2个骑兵军、13个骑兵师，用一年时间整编为30个军、90个师，但因蒋介石发动全面内战，整编工作到6月间即停止。1948年8月，民国政府决定撤销整编师、旅番号，恢复军、师番号，军以下按师、团、营、连、排三三制编组。
抗战期间和抗战胜利后，民国政府得到美国大量援助，又缴获、接收了大批日制武器，故军队多使用美制、日制武器。
抗战期间，大约在1942年前后，美国开始积极从财政、军事上援华，通过大量贷款、租借物资和训练军事人员等途径来扶持国民党军队，提高其对日作战能力，减轻美国在太平洋战场的压力。1942年6月，美国政府给予民国政府5亿美元贷款，很快又签订了8.7亿美元的中美租借物资协定，规定美国以军火和军用物资供给民国政府。抗战期间，由美式武器装备的国民党军约有20万人。
抗战胜利后，美国宣布延长中国使用“租借法案”。1946年又通过“军事援蒋法案”，帮助蒋介石建立了空军。同时以廉价让售原值8亿多美元的西太平洋战争剩余物资给民国政府。大量美式装备的使用，使国民党军队武器装备有了很大改善。
抗战胜利后，国民党军队共收缴日军各种枪支77.6万支，火炮1.2万多门，坦克380多辆，装甲车及运输卡车1.6万多辆，各种飞机1000多架，舰艇1000多艘。
另外，民国政府共有15个兵工厂，能生产步枪、轻重机枪、冲锋枪及少量的山炮、榴弹炮。还有3家飞机制造厂和几家造船厂。
国民党陆军总兵力约300万人，分为步兵、骑兵、炮兵、工兵、辎重兵及装甲兵等6个兵种。其中新1军、新6军和整编第5、第11、第74师，是国民党军的“五大主力”，全副美械武器，装备精良。国民党陆军武器装备中，步枪主要有美制M1式半自动步枪，M1、M2式卡宾枪，日制38式6.5毫米步枪、97式6.5毫米步枪，中国兵工厂生产的仿日本38式步枪、7.9毫米毛瑟步枪；机枪主要有民26年式仿捷克7.9毫米轻机枪，日制11式6.5毫米轻机枪、99式7.7毫米轻机枪；美制勃朗宁M2式50英寸重机枪，日制38式、92式7.7毫米重机枪，93式13毫米重机枪，国产仿日本92式重机枪制造的7.9毫米“改造79重机枪”。
国民党陆军拥有一支较大规模炮兵，计有22个野炮、榴弹炮团，6个重迫击炮团。除美制各种火炮外，还普遍使用了从日军手中接收的各式火炮。主要有：日94式75毫米山炮、99式105毫米山炮，日38式75毫米野炮、90式75毫米野炮，日38式120毫米榴弹炮、38式150毫米榴弹炮、96式150毫米榴弹炮等。
国民党陆军还使用了一些新式自动火炮，如火箭简、无后坐力炮等。火箭筒主要用于近距离打击坦克、装甲车及摧毁防御工事。抗战期间，中国军队已开始使用美制M1式、M9式火箭筒，1947年，中国开始仿制美M9式火箭简，称“36式2.36英寸火箭弹发射器”。无后坐力炮穿甲力强，适于伴随步兵近距离摧毁装甲车辆和堡垒。抗战后，国民党军队装备了美制M20式57毫米无后坐力炮和M21式75毫米无后坐力炮。1947年，中国开始仿制美M20式无后坐力炮，称“36式57毫米无后坐力炮”。
1948年3月，民国政府成立装甲兵司令部，先后组建了3个战车团、两个独立战车营，1个装甲炮兵团，1个装甲汽车团、6个装甲汽车营。主要配备：美制M3A3轻型坦克、M4A3中型坦克，日制94式、97式小型坦克，97-1式中型坦克，日制92式、94式、97式装甲车等。
抗战期间，中国海军只剩下15艘小型舰艇，总吨位7249吨，基本丧失作战能力。
抗战胜利后，民国政府共接收侵华日军舰艇1200多艘以及汪伪政权海军舰船近200艘。这些舰船吨位小且大多已损坏，经修缮后编入国民党海军192艘，总吨位19134吨。另外，针对日本本土残存的一部分舰艇，同盟国决定分给中、美、英、苏四国，共处理131艘，中国分得34艘、总吨位3.6万多吨，包括驱逐舰7艘、护航驱逐舰17艘、驱潜舰2艘、其他辅助舰8艘。国民党海军留用了其中的28艘。这成为国民党重建海军的基础。
战后，国民党海军重建的另一重要“资本”是租赁美舰和接受英美赠舰。1944年，中美就曾达成协议，由美国“租赁”给中国8艘军舰。1946年初，中美举行了8舰交接仪式。这8艘军舰是：“太康”、“太平”号护航驱逐舰，排水量1400吨，航速20节；“永泰”、“永兴”、号驱潜舰，排水量900吨，航速14.5节；“永胜”、“永顺”、“永定”、“永宁”号雷舰，排水量900吨，航速14节。这些军舰虽吨位不大，但设备较好，配有新式小口径快炮、深水炸弹、雷达等设备。后成为国民党重建的海军主力舰只。
1946年7月，美国国会通过《512法案》，决定赠予中国271艘舰艇，中国实际接受了131艘。同时，美国还向中国派出300多人的海军顾问团、监督指导民国政府海军部的工作。
另外，民国政府还接受了英国赠舰11艘，包括巡防快艇8艘，每艘排水量48吨，航速11节，配备2磅炮和13毫米炮各1门，高平射两用双联机枪1挺。“重庆”号巡洋舰一艘：排水量5270吨，航速30节，配备双联装6英寸主炮3门，4英寸双联装副炮4门，双联装高射机关炮4门，高射机枪8挺，3联装鱼雷发射管2具，舰尾配深水炸弹发射管，是一艘装备新、火力强的现代化军舰。“灵甫”号护航驱逐舰一艘：排水量940吨，航速28节，配备双联装4英寸主炮2门，4联装高射机关炮2门，单管高射机关炮2]。还有“伏波号”护航驱逐舰一艘，1947年在台湾海峡被“海闽”轮撞沉。
民国政府利用接收的日本舰艇和美英两国赠舰，建立了4个海军舰队，即海防第一、第二舰队，江防舰队和运输舰队，另外组建了10个炮舰队，海军官兵近4万人。海军部还建立了上海、青岛、左营、榆林四个海军基地，并恢复了上海、青岛、左营、榆林、马尾、黄埔、大沽等造船所。
1946年，民国政府成立了空军总司令部，组建了八个飞行大队又一个飞行中队，拥有飞机900多架。其中，轰炸机大队2个，配备B-24、B-25型轰炸机；驱逐机大队4个，配备P-51型驱逐机；空运大队2个，配备C-46、C-47型运输机；侦察中队1个，配备P-38型侦察机。
国民党空军还建立了高射炮团8个，主要配备美制M1式40毫米高射机关炮，日制88式75毫米高射炮、日14年式105毫米高射炮等。空军总人数16万多人。
抗战胜利后，八路军、新四军和其他人民抗日武装相继进行了整编、并相继改称中国人民解放军。经过整编，人民解放军基本上建立了野战军、地方军和民兵三结合的武装力量体制，其中野战军61万人、地方军66万人、民兵220多万人。
人民解放军的最高统率机关是中国共产党中央军事委员会，主席毛泽东，副主席刘少奇、周恩来、朱德、彭德怀，秘书长杨尚昆。下设总参谋部，彭德怀任总参谋长，叶剑英任副总参谋长；总政治部，刘少奇任主任，傅钟任副主任；后方勤务部，杨立三任部长。人民解放军总司令朱德，副总司令彭德怀，参谋长叶剑英。
1948年11月，中共中央军委发出统一全军编制及部队番号的通令，对人民解放军进行第二次全军整编，规定中国人民解放军分为野战部队、地方部队和游击队。野战军辖兵团、军两级，军以下实行师、团、营、连、排、班三三制编制。原西北野战军改称第一野战军，下辖第1、第2兵团，共6个军，彭德怀任司令员兼政治委员。中原野战军改称第二野战军，下辖第3、第4、第5兵团，共9个军，司令员刘伯承，政治委员邓小平。华东野战军改称第三野战军，下辖第7、第8、第9、第10兵团，共15个军，陈毅任司令员兼政治委员。东北野战军改称第四野战军，下辖第12、第13、第14、第15兵团，共12个军，司令员林彪，政治委员罗荣桓。华北军区下辖第18、第19、第20兵团，共9个军，司令员聂荣臻，直属中国人民解放军总部。经过这次整编，人民解放军野战部队和军区部队总兵力近400万人。
这一时期，人民解放军仍然是一支以步兵为主要作战力量的单一陆军军种。没有海军、空军，只有少量的炮兵、工兵和铁道兵。人民解放军的武器装备，主要是抗战中从日军和伪军中缴获的步兵武器和少量火炮，主要有汉阳式、中正式步枪，日制38式6.5毫米步枪、97式6.5毫米步枪，日99式7.7毫米轻机枪。战争期间，人民解放军还缴获了大量美式武器，部队装备进一步改善。
解放战争中，人民解放军利用缴获的日制、美制火炮，加强了以炮兵为主的步兵特种兵的建设，各野战军先后建立了自己的炮兵部队。炮兵主要配备日制97式、99式81毫米迫击炮以及各种60毫米迫击炮，日制94式75毫米山炮、99式105毫米山炮，日本38式75毫米野炮、92式105毫米加农炮。另外还有少量的美制M1A1式75毫米山炮、美制M3式105毫米榴弹炮、美制M1式155毫米榴弹炮。
1946年6月，蒋介石以围攻中原解放区为起点，发动了全面内战。经过8个月的作战，人民解放军共歼敌71万余人，粉碎了国民党军队的全面进攻。1947年3月，国民党集中兵力对陕北和山东实施重点进攻。西北野战军在彭德怀指挥下，取得了青化砭、羊马河、蟠龙、沙家店战役的胜利，粉碎了胡宗南对陕北的进攻。华东野战军在陈毅、粟裕的领导下，在孟良崮一举全歼国民党王牌军整编74师，粉碎了敌人对山东的重点进攻。1947年6月，人民解放军转入战略进攻。6月30日，刘伯承、邓小平率晋冀鲁豫野战军主力千里跃进大别山，拉开了战略进攻的序幕。随后，陈赓、谢富治兵团挺进豫陕鄂边区，陈毅、粟裕率华东野战军主力进击豫皖苏边区。三路大军成品字阵势，驰骋中原，对扭转全国战局起了决定性的作用。
1948年9月至1949年1月，人民解放军发动了辽沈、淮海、平津三大战役，共歼灭国民党军154万余人，取得了战略决战的胜利。1949年4月21日，人民解放军开始渡江作战，23日解放南京，随即向全国进军，国民党在大陆的统治土崩瓦解。三年来，人民解放军歼敌625万余人，共缴获国民党军飞机134架，舰艇100多艘，坦克600多辆，装甲车400多辆。这些武器装备构成建国初新建人民空军、人民海军和装甲兵的基础。
总体来说，在解放战争时期，虽然国共两党在军事实力上有一定差距，但共产党在战略和战术上的灵活性、人民战争的采取以及领导层的一致性，使其在战争中取得了关键性的优势。这些因素共同导致了解放军在一系列重要战役中取得了胜利，最终赢得了最后的胜利。
