В июне 1941 года – генерал-майор. С августа 1941 года – заместитель начальника Генштаба и начальник Оперативного управления Генштаба. С июня 1942 года – начальник Генерального штаба Советских Вооруженных Сил. Одновременно с октября 1942 года – заместитель Наркома обороны.
Принимал непосредственное участие в планировании и проведении ряда выдающихся сражений и операций Великой Отечественной войны (Сталинградская битва, Курская битва, операции по освобождению Донбасса, Крыма, Белоруссии). С февраля 1945 года – командующий 3-м Белорусским фронтом и член Ставки ВГК. С июня 1945 года назначен главнокомандующим советскими войсками на Дальнем Востоке. Под его руководством была спланирована и успешно проведена Маньчжурская стратегическая наступательная операция по разгрому Квантунской армии (9 августа – 2 сентября 1945 года).
После войны – начальник Генерального штаба и первый заместитель министра Вооруженных Сил СССР. В 1949–1953 годах – министр Вооруженных Сил СССР. С марта 1953 года -1-й заместитель министра обороны СССР. С 1959 года – в Группе генеральных инспекторов Министерства обороны СССР. Был депутатом Верховного Совета СССР (Совет национальностей) с 1946 по 1958 год по Воронежскому избирательному округу, куда входил город Тамбов и область. Приезжал в г. Тамбов на встречу с избирателями.
Награды: 8 орденов Ленина, орден Октябрьской Революции, 2 ордена Красного Знамени, орден Суворова 1-й степени, орден Красной Звезды, орден «За службу Родине в Вооруженных Силах», многие медали Советского Союза, ордена иностранных государств. Награжден Почетным оружием.
Перечень наград А.М. Василевского
2 медали «Золотая Звезда» (29.07.1944 – № 2856, 8.09.1945 – № 78/II)
2 ордена «Победа» (10.04.1944 – № 2, 19.04.1945 – № 7)
8 орденов Ленина (21.05.1942, 29.07.1944, 21.02.1945, 29.09.1945, 29.09.1955, 29.09.1965, 29.09.1970, 29.09.1975)
Орден Октябрьской Революции (22.02.1968)
2 ордена Красного Знамени (3.11.1944, 20.06.1949)
Орден Суворова 1-й степени (28.01.1943 – № 2)
Орден Красной Звезды (1939)
Орден «За службу Родине в Вооружённых Силах СССР» III степени (30.04.1975)
медаль «За воинскую доблесть. В ознаменование 100-летия со дня рождения Владимира Ильича Ленина» (1970)
медаль «XX лет РККА» (1938)
медаль «За оборону Москвы»
медаль «За оборону Ленинграда»
медаль «За оборону Сталинграда»
медаль «За взятие Кёнигсберга»
медаль «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.»
медаль «За победу над Японией»
медаль «Двадцать лет победы в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.»
медаль «Тридцать лет победы в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.»
медаль «В память 800-летия Москвы»
медаль «30 лет Советской Армии и Флота»
медаль «40 лет Вооружённых Сил СССР»
медаль «50 лет Вооружённых Сил СССР»
Почётное оружие с золотым изображением Государственного герба СССР (22.02.1968)
2 ордена Сухэ-Батора (МНР, 1966, 1971)
Орден Боевого Красного Знамени (МНР, 1945)
Орден «Народная Республика Болгария» I степени (НРБ, 1974)
Орден Карла Маркса (ГДР, 1975)
Орден Белого льва I класса (ЧССР, 1955)
Орден Белого льва «За Победу» I степени (ЧССР, 1945)
Орден «Виртути Милитари» I класса (ПНР, 21.05.1946)
Орден Возрождения Польши II и III класса (ПНР, 1968, 1973)
Орден «Крест Грюнвальда» I степени (ПНР, 21.05.1946)
Великий офицер ордена Почётного легиона (Франция, 8.01.1945)
Орден «Легион Почёта» степени Главнокомандующего (США, 24.06.1944)
Рыцарь Большого креста ордена Британской Империи (Великобритания, 19.01.1944)
Орден «Партизанская звезда» I степени (СФРЮ, 1946)
Орден Национального освобождения (СФРЮ, 1946)
Орден Государственного Знамени I степени (КНДР, 1948)
Орден Драгоценной чаши I степени (Китай, 1946)
2 Военных креста 1939 года (ЧССР, 1943, 1946)
Военный крест (Франция, 1944)
медаль «За победу над Японией» (МНР, 1945)
медаль «25 лет Монгольской Народной Республике» (МНР, 1946)
медаль «30 лет победы на Халхин-Голе» (МНР, 1969)
медаль «50 лет Монгольской Народной Республике» (МНР, 1971)
медаль «50 лет Монгольской народной армии» (МНР, 1971)
медаль «30 лет победы над милитаристской Японией» (МНР, 1975)
медаль «90 лет со дня рождения Георгия Димитрова» (НРБ, 1974)
медаль «Братство по оружию» (ПНР, 1971)
медаль «За освобождение Кореи» (КНДР, 1946)
медаль «Китайско-Советская дружба» (КНР, 1955)
медаль ГДР
Дукельская памятная медаль (ЧССР, 1960).