1951年底，他奉命率500余名干部到达兰州，组建西北空军，任西北空军副司令员。1952年5月，他率领西北军区空军参观团赴朝鲜，学习志愿军空军的作战经验，行前在北京受到毛主席、朱总司令和周总理的亲切接见。同年8月，任西北军区后勤部部长兼政委。他狠抓后勤干部的管理教育和业务训练，建立健全各种规章制度，努力增强后勤部门业务职能，提高了西北军区后勤保障整体水平。1952年11月至1955年4月，他领导了陕南、甘南军民开展反对美军和国民党空军搞细菌战的斗争，组织指挥甘肃、青海南部剿匪作战和西藏平叛中的后勤保障；筹划和领导青藏公路及新疆、西藏边防站的修建，为祖国西部地区的国防建设和经济发展作出了突出贡献。1955年5月，任总后勤部汽车拖拉机管理部部长，建立了我军车辆、器材的管理体制和车管干部的培训体系，为我军车管工作的创建和发展奠定了坚实基础。

    1955年10月，他被授予中将军衔，荣获一级八一勋章、一级独立自由勋章和一级解放勋章。

    1957年9月，他任总后勤部副部长兼汽车拖拉机管理部部长（1959年4月免兼职）。同年9月至1960年9月，进解放军高等军事学院学习。1960年10月，学习结束回到总后继任副部长，负责训练工作、院校工作和总后机关及直属单位的管理工作。1961年10月，他率总后工作组赴长春，与地方省市领导反复协商，妥善解决了接收几所地方大学所面临的一系列问题，组建了中国人民解放军兽医大学。1962年春，根据军委“整军备战”的决定和总后党委的安排，负责总后机关和直属单位的精简整编。他精心组织，周密部署，做了大量艰苦细致的工作，圆满完成了任务。“文化大革命”爆发后，张贤约遭受林彪、江青反党集团的排挤和打击。逆境中，他坚持真理、敢于斗争，表现了一个共产党员无私无畏的高尚品格。

    1972年，他亲自领导“530”格拉输油管线工程的筹划与施工，确保了周总理亲自批建的这项高原工程的我的钱提前投入使用，为巩固西南边防，促进西部地区的经济发展起了重要作用。之后，他参与领导后勤院校的整顿和复建工作。1975年8月至1977年12月，张贤约任总后勤部顾问。      

    1977年12月，根据中央军委命令，张贤约再次担任总后勤部副部长。1979年1月，参与中越边境自卫反击战西线部队作战部署和后勤保障的组织领导工作。1982年2月，他率工作组到华南、华东沿海和岛屿进行实地调查，在3个多月的时间里，沿途100多个设防岛屿，一个不漏全都走遍，为部队解决了许多实际问题。同年12月，再次担任总后勤部顾问。

    1983年3月，张贤约当选为六届全国人大代表，6月，当选全国人大常务委员会委员、全国人大财经委员会委员，参与制定了国家有关法律、法规，视察了军队和地方许多重要部门、单位及革命老区，提出许多有价值的意见和提案，为加强我国法制建设作出了贡献。

    1988年7月，张贤约被中央军委授予一级红星功勋荣誉章。同年9月，离职休养。2002年1月9日，张贤约因病医治无效在北京逝世，享年90岁。