1945年9月，黄克诚奉命率领3师挺进东北，在去之前，提拔刘震、洪学智为第一、第二副师长。因刘震另有任务在身，并没有第一时间传达给他，而洪学智跟着黄克诚一起行军。

部队抵达山东，暂做停留，因为华中局认为，江南的部队要到江北需要时间，等部队抵达江北后，3师在北上也不迟。这样防区就不会出现真空，让敌人趁虚而入。黄克诚认为，时间不等人，而且要以东北大局为重，应不顾部分情况等变化，即使局部遭受损失也不会危及全局，如果顾局部利益而轻易改变战略行动，会给全局造成不利。

他认为3师停留在山东时间过长，会造成许多难以挽回的损失。比如他们所带的物资消耗完，再补充就更麻烦了，随着天气越来越冷，御寒的衣服也需要，更加困难。而且国民党军也会在运兵，再进东北就困难了。

对于他的分析，从后来的情况来说是正确的。3师比其他部队进入东北都晚一些，到东北后，武器也被分完了，过冬物资也不够，各方面都很困难。

当时，他给军委发电，上级支持他的意见。进入山东短暂休整几天就北上。而在休整期间，刚刚从延安回来担任山东军区司令员兼新四军军长陈赓，接见3师营以上干部。

陈军长是新四军老首长，如今也是他向这支部队做最后的嘱咐，因为此后就在不同战场上打仗了。他讲话也就是动员大会，告诉部队东北物产丰富，战略位置很重要，不能错过历史时机。

会议开完后，他把洪学智叫过去单独谈话，聊一聊此前的一些工作。也转达了毛主席对他的关心。陈老总说：你对现在的工作是否满意，如果不满意，毛主席说可以考虑另作安排，而且马上可以安排。

洪学智的资历不低，初到延安时候受过一些委屈，后留在抗大学习、工作，1940年到新四军工作。1941年12月，成为3师参谋长。说起来职务并不算很高，按照他的资历来说，应该独当一面了。

他如果对职务高低不满意，可以提出，因为山东军区也缺干部，原山东军区主力都调东北去了。陈毅离开延安时，见到江华，希望他回新四军工作。此时江华已经被调去东北了，他也不好说什么，让他找林总谈。最终谈没谈不得而知。

洪学智对陈老总的一番好意是心领了，表示自己对3师部队有感情，愿意在3师工作，职务高低都不会计较。

就这样，洪学智跟着3师到东北，从副师长兼参谋长，成为辽西军区副司令，黑龙江军区司令，6纵司令员、15兵团副司令等职。在东北指挥不少硬仗。