1955年，周士第调任新成立的解放军训练总监部副部长兼军外训练部部长，同年被授予上将军衔。1959年后，周士第因病不再担任实职工作。1979年6月30日，周士第因病在北京逝世。中央军委在悼词中给予了高度评价，称赞他“为我军的创建，为打败日本帝国主义，为消灭蒋介石军队，为我国人民的解放，立下了卓越的功勋”。