1947年晋冀鲁豫野战军挺进大别山后，段君毅同志任中共鄂豫区委书记兼军区政治委员，参与开创大别山解放区的斗争。1949年2月任第二野战军后勤司令部司令员兼政治委员。他采取因地制宜、上下配合、群策群力等有效措施，积极筹备渡江作战所需的船只和军需，保证“要粮有粮、要人有人、要船有船”，为完成“打过长江去，解放全中国”的历史使命作出了积极贡献。南京解放后，他任南京军事管制委员会委员兼财经接管委员会主任，按照军管会的统一部署和分工，有步骤地接收国民党政府的财经机构。同年6月，第二野战军接受进军西南任务后，为确保完成大进军的战勤任务，他组织研究运输方案，及时补充兵员，提供所需物资，为解放大西南作出了重要贡献。

新中国成立后，段君毅同志先后任中共重庆市委常委，市军事管制委员会委员，市财经接管委员会党委书记、主任，西南军政委员会财经委员会副主任兼工业部部长、党组书记。他坚持把恢复和发展生产作为工作的重点，按照“公私兼顾、劳资两利”的原则，对西南地区工商业进行调整。他还参与领导了成渝铁路的建设工作，为西南地区的经济发展奠定了坚实基础。1952年8月，段君毅同志任第一机械工业部副部长、党组副书记，分管基本建设和干部工作。他重视人才和科技工作在推动机械工业发展中的重要地位和作用，及时从全国抽调一批干部，组建和充实部机关及直属单位的领导班子。先后组建了哈尔滨工业大学、长春汽车拖拉机学院、大连俄语专科学校、上海造船学院、北京机械学院等70多所大中专院校，还组建了电器科学研究院、机械科学研究院等一批科研机构。他领导和指挥了第一重型机器厂、第一汽车制造厂、洛阳拖拉机厂等一批对国民经济有重大意义的骨干企业的建设，亲自参与规划、选址、建厂、投产的各个环节，推动了各方面工作的顺利开展。1960年9月任第一机械工业部部长、党组书记。他坚决贯彻执行党中央“调整、巩固、充实、提高”的方针，遵循完善体系和自行设计的指导思想，主持制定了部党组关于机械工业调整工作规划和工作意见。从大局出发，坚决关、停、并、转了一批生产长线产品的企业，保护了骨干企业的生产力，大力加强企业技术管理和发展产品质量检验工作，推进机械设备“成龙配套”，发展精密、大型、特殊装备，积极引进国外先进机械工业技术，使新中国机械工业有了较大发展，形成了具有一定规模和水平、门类比较齐全的机械制造工业体系，为我国机械工业的发展作出了重要贡献。“文化大革命”期间，段君毅同志受到冲击和迫害，他坚决抵制林彪、“四人帮”反革命集团的倒行逆施，共产主义信念毫不动摇。1970年8月后，历任四川省计划委员会副主任、省革委会副主任、四川“三线”建设领导小组副组长、省革委会生产建设办公室副主任、中共四川省委书记，为四川省的经济发展和国家的“三线”建设作出了积极的贡献。

粉碎“四人帮”以后，段君毅同志任铁道部部长、党组书记。面对郑州、兰州等铁路局和贵阳、蚌埠等铁路分局运输的瘫痪和半瘫痪状态，他果断整顿和改组领导班子，提出了迅速扭转铁路运输被动局面的目标和要求，加强铁道部对铁路运输的集中统一指挥，整顿运输秩序，实现了京广线全线畅通，较好地解决了“晋煤外运”问题，为全国工农业生产的恢复和发展起到了积极的保证和推动作用。1978年10月，段君毅同志任中共河南省委第一书记、省革委会主任、省军区第一政治委员。他坚持把拨乱反正、平反冤假错案作为一项重点工作，解决了河南省一批历史遗留问题。党的十一届三中全会以后，党的工作重心转移到以经济建设为中心的轨道上来。他针对河南省的实际，深入基层调查研究，积极在农村推行家庭联产承包责任制，并将农村的承包经验运用到工业企业，积极在企业进行扩大自主权试点工作，调动了企业职工和农民的积极性。他重视干部队伍建设，注意培养选拔年轻干部和有组织能力的知识分子，认真解决“文化大革命”中突击提拔干部、突击发展党员的问题，为加强河南省干部队伍的思想建设和组织建设做了大量工作。

1981年1月至1984年5月，段君毅同志任中共北京市委第一书记、北京卫戍区第一政治委员。他认真贯彻党中央关于首都建设的指示精神，围绕政治思想建设、环境美化建设、科学文化建设、适合首都特点的经济建设，狠抓落实。主持制定了《北京城市建设总体规划方案》，得到党中央、国务院的批准，加快了首都市政建设速度和经济结构调整的步伐，工农业总产值以及城镇居民和农民收人都有了较大幅度的增长。在全市广泛开展“为人民服务，对人民负责”的大讨论和“五讲四美三热爱”教育活动，强化首都服务观念，大力规范职业道德和社会公德，推动首都精神文明建设。坚持把首都的社会治安综合治理作为大事来抓，依法从重、从快、从严打击严重刑事犯罪分子，教育、感化、挽救失足青少年，大张旗鼓地发动群众同犯罪分子进行斗争，为首都社会主义现代化建设的顺利进行提供了坚强保证。

1982年9月，段君毅同志任中共中央顾问委员会常务委员，1992年10月从领导岗位退下来。他继续关心国家改革开放和社会主义现代化建设事业，参加了《中共中央关于制定国民经济和社会发展十年规划和“八五”计划的建议》、《中共中央关于制定国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标的建议》征求意见稿的讨论，深入基层调查研究，就解决“三角债”、加强技术改造、严禁乱摊派乱集资、减轻农民负担、积极推行企业跨省市联合等问题，向中央和有关部门提出建议。病重期间，他仍念念不忘党和国家大事，体现了一个老共产党员生命不息、奋斗不止的精神。

段君毅同志是中共第十、十一届中央委员，在党的第十二、十三次全国代表大会上当选为中央顾问委员会常务委员；第一、五、六届全国人民代表大会代表；中国人民政治协商会议第四届全国委员会委员。

2004年3月8日13时06分，中国共产党的优秀党员、久经考验的忠诚的共产主义战士、无产阶级革命家、我党政治工作杰出的领导人、原中共中央顾问委员会常务委员、北京市委原第一书记段君毅同志，因病医治无效，在北京逝世，享年94岁。

段君毅生病住院期间和逝世以后，吴邦国、温家宝、黄菊、吴官正等前往医院看望或以不同方式向其亲属表示慰问。

2004年3月15日，段君毅同志的遗体在北京八宝山革命公墓火化。胡锦涛、江泽民、贾庆林、曾庆红、李长春、罗干等前往八宝山送别，并向他的亲属表示慰问。

在70多年的革命生涯中，段君毅同志始终保持坚定的共产主义信念，对党和人民、对无产阶级革命事业无限忠诚，自觉地与党中央在政治上保持高度一致，坚决拥护党的十一届三中全会以来的路线方针政策，坚决拥护以江泽民同志为核心的第三代中央领导集体，坚决拥护以胡锦涛同志为总书记的新一届中央领导集体。他认真学习马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想，坚持理论联系实际，运用马克思主义的立场、观点、方法解决实际问题。在关系党和国家前途命运的关键时刻和重大问题上，他立场坚定，旗帜鲜明，始终把党和人民群众的利益放在第一位。他襟怀坦白，光明磊落，一身正气，公道正派，知人善任；他心地善良，待人宽厚，爱护干部，尊重人才，尊重科学；他谦虚谨慎，克勤克俭，勤政清廉，对子女和身边工作人员要求严格，在党内和人民群众中享有崇高的威望。段君毅同志的一生是革命的一生，战斗的一生，为党和人民无私奉献的一生。他为中国人民的解放事业，为社会主义革命、建设和改革开放事业顽强奋斗、鞠躬尽瘁，建立了不可磨灭的功勋。