1936年夏，刘善福调任红三十军第九十师二六九团连长，随后第三次通过草地，又于10月底西渡黄河，开始更为艰苦、残酷的西路军征战。在西路军，刘善福先后参加甘肃景泰芦阳城战斗、一条山战斗、武威西四十里铺战斗、永昌水磨关战斗、永昌城战斗、临泽倪家营子战斗、梨园口战役和肃南康隆寺战斗等战役战斗。

1937年3月，由于弹尽粮绝，部队被打散，刘善福于当月中旬被俘。敌人严刑拷打，刘善福只回答是红军战士，没有出卖任何机密和同志，后被罚做苦工，在兰州附近修筑兰新公路3个多月。

1937年8月间，经党中央营救和被俘人员的坚决斗争，刘善福等回到党的怀抱。9月，刘善福被分配到八路军第一一五师教导队学习，后在三四三旅六八六团任副连长，参加了平型关战役，随后在晋东北破袭日军交通线，接着南下晋东南，深入发动群众，做扩军、筹粮和创建抗日根据地的工作。

1938年2月，刘善福任六八六团侦察队队长，随旅主力转战吕梁山地区。侦察队是部队的耳目，每次作战行动前，刘善福都带领侦察人员实地侦察，了解敌情敌势、地形地利、民情社情，为部队作战提供准确情报。3月中旬，根据侦察队提供的情报，六八六团在六八五团等部配合下，在蒲县至大宁公路沿线的午城、井沟一带，连续3次伏击日军，毁敌汽车79辆，歼日军1000余人，缴获和击毙骡马800余匹。同年夏，六八六团奉命开到汾（阳）离（石）公路及其以南，以及介休至灵石铁路沿线，破袭日军的交通线。9月上旬，敌一〇八师团一部沿汾阳至离石公路西犯，威胁陕甘宁边区，六八六团奉令阻敌西犯。刘善福率队到公路沿线反复侦察，选择好理想的伏击地段，参与研究伏击方案。14日晨，团长杨勇率全团在吴城镇东南的薛公岭段伏击，先以迫击炮轰毁碉堡，尔后勇猛冲击，全歼敌先头部队200余人。17日和20日，三四三旅连续伏击敌人。军事科学院军事历史研究部编著的《中国人民解放军战史》第2卷（1987年版）载：“三次伏击均选在敌必经之地和便于我隐蔽突击的有利地形上，构成两翼伏击部署，因而取得较大战果。汾离公路三战三捷，共毙伤敌1200余人，粉碎了敌进攻黄河河防，威肋我陕甘宁边区的企图。”12月，刘善福与六八六团随师部及旅部，由晋西出发，跨越同蒲铁路、平汉铁路，冲破日伪封锁和国民党军第一、二、五战区的阻挠，向山东开进。

1939年3月，部队到达鲁西，首先消灭郓城樊坝伪军1个团，并打退日军增援，接着向东南挺进，先后转战鲁中南、鲁西南和滨海地区。刘善福历任连长、营长、副团长，为建立和巩固山东抗日根据地作出了贡献。4月，在山东林马庄突围战中，刘善福左腿中弹骨折，被送往鲁中南医院，后经地方党组织安排到老乡家养伤。由于条件差，缺医少药，刘善福的腿没有得到很好医治，因腿骨错位，左腿短了3公分，以至行走不便，一瘸一拐。战友们和群众亲切友爱地称呼他“刘拐子”。在养伤期间，他协助地方党组织，发动和组织群众，建立了一支60多人的游击队，坚持与敌伪、顽固分子作斗争。归队时，这支游击队交给了山东分局党校。刘善福虽然伤残，但打起仗来非常勇猛、顽强。8月2日，在鲁西梁山战斗中，伏击部队对敌人一阵扫射后，刘善福率先冲入敌阵，与日伪军拼起刺刀。战友们在他带动、鼓舞下奋勇杀敌，一举将从汶上出动“扫荡”的日军消灭300多人。后来在抱犊崮根据地、沂蒙山根据地和滨海抗日根据地的创建与反“扫荡”斗争中，刘善福一直是英勇作战，争挑重担，经常身先士率，带头冲锋，打出了威名。日伪军、汉奸和顽固派听到“刘拐子”之名，恨之入骨，不敢与他交锋。

1944年，刘善福经吴岱介绍，与妇救会主任、支前模范张守勤相识、结婚，从此相伴一生。

1945年8月，刘善福任八路军山东军区第一师第三团团长。8月15日，日本宣布投降，举国欢腾，全团指战员都去扭秧歌，身为团长的刘善福因为腿瘸，独自一人留在屋子里，静静地分享着胜利的喜悦。在举行大反攻、收复滨海和鲁中南地区许多城镇后，为了贯彻落实党中央“向北发展，向南防御”的战略方针，刘善福率部徒步向东北挺进，风雨兼程，于11月21日到达锦州以西地区，27日即参加战斗，在锦西、高桥、上下齐台地区攻击抢夺东北要地的国民党军。

1946年2月，刘善福所部改编为东北民主联军第一师第三团，刘善福仍任团长。7月，部队编入第一纵队，先后参加鹜欢池战斗、秀水河子战斗、四平保卫战及拉新战斗。全面内战爆发后，刘善福任东北民主联军第四纵队第十师第二十九团团长，先后参加新开岭战役、三下江南四保临江战役和1947年的夏季、秋季、冬季攻势。

1948年春，刘善福调任东北野战军第四纵队十一师副师长（师长田维扬），参加新式整军和练兵运动。9月12日，辽沈战役打响。9月11日，刘善福率部先行，以迅速隐蔽的动作，突然插到锦州以北，切断锦北重镇义县之敌向锦州撤退的通道，使兄弟部队严密包围义县。20日，三纵及二纵五师接替包围义县任务后，刘善福又随四纵主力绕过锦州南下，攻占高桥、塔山等要地，29日攻占兴城。在著名的塔山阻击战中，刘善福率十一师三十二团坚守塔山堡、塔山桥、白台山等足以支撑全线的主要阵地，与有海、空军和炮兵强大火力掩护的敌东进兵团血战6昼夜，与兄弟师团一起粉碎了敌人的援锦计划，保证攻城部队按计划拿下锦州，切断东北国民党军的南逃路线。辽沈战役的硝烟还未散尽，刘善福就随部参加东北先遣兵团先行入关，发扬猛打猛冲猛追的作风，在北平西北怀来一带连续作战，9天内歼灭敌傅作义集团2万余人，隔断了北平与张家口间的联系。接着，刘善福随四纵主力由平西移至平东，割裂平、津之敌，以利各个围歼。12月16日，四纵不顾疲劳，又从南口地区西进，参与围歼张家口之敌，共歼守敌5.4万人，而后移师包围北平。1月31日，北平和平解放后，纪律严明的四纵进入北平，担任卫戍任务。3月，刘善福任第四野战军中国人民解放军第41军一二二师副师长（师长田维扬）。3月25日，刘善福所部接受毛泽东、朱德等中央首长的检阅。4月11日起，刘善福随41军主力沿平汉路徒步南下，进军中南地区，参加宜沙战役、湘赣战役、衡宝战役，围歼敌白崇禧集团。

1949年11月，刘善福率部参加广西战役，围歼白崇禧残部，随后在广西、广东参加剿匪及地方工作，至1952年基本消灭匪患。从东北到华南，刘善福率部徒步转战大半个中国，为人民的解放事业立下不朽战功。

1950年10月，刘善福升任一二二师师长。

1955年9月，刘善福被中央军委授予大校军衔，荣获三级八一勋章、二级独立自由勋章、二级解放勋章。

1957年，刘善福从南京军事学院毕业后调到湖南，任中国人民解放军第47军副军长。

1960年，国内经济非常困难，军队为了减轻人民负担，决定发扬南泥湾精神，开展大生产运动。47军根据上级指示，决定在湖南洞庭湖区建立军垦农场。刘善福亲率一个师的人马开赴芦苇丛生、野鸭成群的湖区，与指战员们一起，以镢头、扁担等农具为武器，展开了一场向湖滨要粮的战斗。有时候，他白天在泥水中和小伙子们一起抬筐担泥，修堤筑坝，开荒种粮，晚上却不得不揉着酸痛难忍的伤腿。经过苦战，昔日的湖滨荒野，现出了万顷良田，而年年的丰收稻谷中，都有刘善福亲手种出的谷米。建国后，环境改善了，职务变动了，但刘善福为人民服务的宗旨始终未变。他常常十分动情地对子女和身边的工作人员说：“战争年代，死去了那么多好同志，他们又图到了什么？我这条命是捡来的，活一天就要战斗一天，永远当个战斗兵！”所以，在荣誉、待遇和职务面前，刘善福从不伸手，而在工作上，他总是兢兢业业，尽职尽责。在47军副军长的职位上，他一任就是十四年，其间送走一个又一个同事或部下去担任上级领导，自己却无怨无悔地做好本职工作。他多次表示：“现代化的军队需要大批年轻有文化的干部来加强建设。我的责任就是让干部、战士们懂得，怎样才能保持、发扬我党我军的光荣传统。”他始终保持普通一兵的本色和艰苦朴素的作风。军事演习，他和战士们一起翻山越岭；生产救灾，他和战士们一样住窝棚，吃咸菜就米饭，参加生产劳动；做思想政治工作，他常常摸着身上的处处伤疤，讲革命传统，与干部战士促膝交谈；抗洪抢险时，他身先士卒跳下水去堵决口；春耕播种时，他坐着拖拉机一个连队一个连队地检查工作，有一次连人带拖拉机一起翻进泥沟，摔伤了头部。

1961年，刘善福晋升少将军衔。

1967年8月10日，中共中央发出《关于解决湖南问题的若干决定》（简称“八十决定”），以驻湘的47军领导班子为主组成省革委会筹备领导小组，军长黎原任组长，原省委副书记华国锋任副组长。刘善福协助华国锋分管生产指挥部，哪里发生武斗影响或破坏生产，就派支左支工部队去哪里制止，极力维护政治局面和社会秩序的稳定，恢复生产。此后，刘善福历任湖南省军区副司令员、中共湖南省委常委、湖南省革命委员会副主任、湖南省五七干校总校校长等职。“文革”时期，部队工作一度受到影响，地方工作也陷入混乱。刘善福经历过历次斗争的考验，明辨是非，顾全大局，抵制宗派和分裂活动，尽可能地做疏导工作，化解矛盾，尽力消除混乱，维护党的威望，尽全力为党和人民工作着。刘善福身兼数职，既抓部队建设和稳定工作，又抓地方工作，在省革委会分管农业、工交、财贸等工作，有时，一连几天才睡三四个小时。他顽强拼命地工作，却不顾自身的安危，也从不考虑自身的利益，总是严格要求自己和子女，丝毫不让子女有任何优越感或占公家便宜的机会和念头，教孩子们从小就养成勤俭朴素、自力更生、艰苦奋斗的习惯和作风。

1973年夏，刘善福病倒在工作岗位上。10月20日，刘善福在湖南医学院附二院与世长辞，年仅58岁。

1973年12月，解放军总政治部追认刘善福为革命烈士。

1955年被授予大校军衔，1961年晋升少将军衔，荣获三级八一勋章、二级独立自由勋章、二级解放勋章。