1988年恢复自由的孙立人与夫人张晶英在台中市向上路寓所

１９４４年１０月，反攻缅北的第二期战斗开始。中国驻印军由密支那、孟拱分两路继续向南进攻。孙立人率新一军为东路，沿密支那至八莫的公路向南进攻，连续攻取八莫、南坎。１９４５年１月２７日，新一军与滇西中国远征军联合攻克中国境内的芒友，打通了滇缅公路。随后，孙立人指挥新一军各师团继续猛进，３月８日攻占腊戍，３月２３占领南图，２４日占领细胞，２７日攻克猛岩，胜利结束第二次缅甸战役。

孙立人和他的新三十八师、新一军，在远征缅甸，协同盟军抗击日本侵略者的战斗中，东征西讨，迭克强敌屡建战功，其运用的战术、显示的战力为国内外各方充分肯定和高度赞扬。当时的国际舆论界赞誉孙立人为“东方的隆美尔”。

１９４５年７月，孙立人率新一军返抵广西南宁，准备反攻广州。同月，应欧洲盟军最高司令艾森豪威尔之邀，孙立人赴欧考察欧洲战场。８月１５日，侵华日军投降。９月７日，孙立人率军进入进入广州，接受日军第二十三军投降。嗣后，新一军进行了休整和扩充，成为国军五大主力之一，号称“天下第一军”。１０月，美国请中国派出一支由５万人组成的军队，协助盟国占领日本，并特别希望派遣孙立人的新一军去。然而，此时蒋介石正准备把新一军派往东北打内战，不愿分军占领日本。

１９４６年１月，孙立人赴美参加联合国参谋长会议。３月下旬，新一军乘美舰在秦皇岛登陆。４月初，新一军、７１军在梁华盛指挥下，向四平进攻。４月８日，“天下第一军”首遭重创，其新三十八师在昌图以北兴隆泉地区遭到林彪亲率的东北民主联军的伏击，被歼灭１２００多人。４月１７日，在郑洞国指挥下，新一军攻占四平以东、以南地区。１８日，新一军向四平城区进攻，激战９天，久攻不下，２６日被迫转攻为守。５月１５日，蒋介石将正在美开会的孙立人电召回国，同时增调１０个师的兵力围攻四平。１８日夜，孙立人赶到前线重新指挥新一军。林彪见形势于己不利，于当夜率部悄悄撤出了四平。１９日清晨，孙立人亲自驾驶一辆坦克，率先冲入市区，不料占领的却是一座空城。

１９４６年８月，孙立人被任命为东北绥靖副司令兼新一军军长及长春警备司令，率部扼守长春以北、松花江以南各要点。１９４７年１月，林彪率领１２个师越过松花江，发动“一下江南”攻势。在其塔木战斗中，孙立人被林彪围点打援一口气吃掉２个团，气得他大骂杜聿明指挥无方，将他的兵力到处分散，致使林彪得以各个击破。２月，在林彪“二下江南”攻势中，孙立人又丢了１个整团。

孙立人和他的新一军自出关后，再没有什么光辉的传奇了。东北民主联军编了一段顺口溜：“吃菜爱吃白菜心，打仗要打新一军”。“新一军自称鹰，实际是狗熊，行动像乌龟，打仗像爬虫。”新一军官兵颇不服气，１１３团２营营长孙蔚民被俘后扬言：“我们军座孙立人将军说过，新一军只打胜仗，不打败仗，你们的总司令林彪将军太不仗义，偷偷摸摸地打，要不我们摆开阵势，重新打一打试试。”

蒋介石对孙立人在东北毫无建树大为不满。１９４７年４月，蒋介石将他升为东北保安司令部副司令长官虚职，其新一军军长之职由黄埔出身的第５０师师长潘裕昆接任。同年８月，蒋介石又将孙立人调离东北，任为陆军副总司令兼陆军训练部司令。１１月，孙立人将陆军训练部迁到台湾，并从新一军调去几百名他在税警总团和在缅甸作战时期的亲信，一同前往台湾训练新兵。１９４８年１０月，孙立人苦心经营数年并赖以起家的新一军随廖耀湘兵团在辽西会战中被林彪的东北野战军歼灭。

１９４９年８月，孙立人任国民党东南军政长官公署副司令长官兼台湾防卫司令。１９５０年３月，任台湾国民党政府陆军总司令兼保安司令。１９５１年５月，晋为二级陆军上将。因与蒋经国不和，１９５４年６月被蒋介石免去陆军总司令职务，任为“总统府”参军长。１９５５年６月，台湾国民党当局以孙立人与其部属少校郭廷亮预谋发动兵变为由，对孙实施看管侦训。１９５５年１０月３１日，孙立人被免去“总统府”参军长职务，软禁于台中，直至１９８８年３月恢复自由。１９９０年１１月１９日，孙立人病逝于台中，终年９０岁。