1948年4月劉玉章接任52軍軍長一職。9月22日，劉玉章被晉授陸軍中將。遼西會戰（遼瀋戰役）進入白熱化時，蔣中正在北平圓恩寺行邸召集傅作義、衛立煌、杜聿明開會。劉玉章認為錦州「守且不足，攻更危險」，不願歸廖耀湘指揮西進。劉親自到瀋陽經東北剿匪總司令衛立煌批准，受命先占領營口掩護後方。10月31日劉玉章指揮所部逐次登上海輪撤往葫蘆島，劉搭乘最後一艘軍艦離去，當時解放軍炮彈已經落彈於港內，數百位劉部警衛團戰士不及撤退遭俘，劉於艦上痛哭不已[4]。1949年夏，52軍參加了上海戰役，於月浦之戰和解放軍進行激戰。劉玉章後來撤退到舟山。1950年撤至臺灣。
劉玉章抵臺後，1953年任中部防守區司令官，1954年在黃埔同期同學胡璉之後，出任金防部司令官，經歷九三砲戰，依砲戰戰訓，領導金門挖山洞、掘戰壕、鑿地道，積極建築防禦工事；並開辟太武山登山公路。地下化的金門，對後來八二三砲戰起了作用。
