1951年7月，美军趁朝鲜北方发大水的机会，对我后方发动了“空中封锁战役”，想把志愿军的后方运输线彻底切断。得知这一情报后，彭德怀对洪学智说：“洪大个儿，敌人要把战争转到后方了，这是一场破坏与反破坏、绞杀与反绞杀的残酷斗争，前方是我的，后方是你的，你一定要打赢它!”在美军每天出动900多架次飞机疯狂轰炸的情况下，在洪学智等人的领导下，志愿军发明了片面运输、顶牛过江、合并转运、水下桥等巧妙的运输战术，建立起了一条比较正规化、统一的网状战斗化后勤体系。在洪学智的领导下，志愿军的后勤供应赢得了“打不烂的钢铁运输线”的美誉。1952年5月31日，美军第八集团军司令范弗里特在汉城的记者招待会上承认：“虽然联军的空军和海军尽了一切力量，企图阻断共产党的供应，然而共产党仍然以令人难以置信的顽强毅力把物资运到前线，创造了惊人的奇迹。”
1951年10月，中国人民志愿军入朝作战一周年之际，朝鲜人民民主共和国最高人民会议常任委员会决定授予彭德怀一级国旗勋章。10月25日，朝鲜政府代表团在志愿军司令部驻地举行隆重的授勋大会。彭德怀对自己被授予这一最高殊荣，始终感到不安。会后，他托着金光闪闪的勋章说：“这勋章授给我不合适，第一应该授给高麻子（指高岗），第二应该授给洪麻子（指洪学智），如果没有他们两人昼夜想尽办法支援志愿军的粮弹物资，志愿军是打不了胜仗的。”在1954年的一次中央工作会议上，毛泽东也问洪学智：“洪学智，我听说你不愿做后勤工作？”“是的，主席。”“你为什么不愿做后勤工作呀？”“我一直是做军事工作的。”“朝鲜战争时你怎么又做后勤工作了？”“主席下的命令啊。”毛泽东听了哈哈大笑：“啊，原来你怕命令啊。”
仗义执言遭厄运
1953年8月，洪学智离开朝鲜战场，到南京军事学院学习。1954年寒假期间，洪学智回到北京。副总参谋长兼总后勤部部长黄克诚找到洪学智说：“军委已经决定了，春节后你不到南京去学习了，现在工作需要，让你马上到总后工作，已经通知了军事学院。”洪学智感到很突然：“难得有这么一个学习机会，能不能按照计划把学习搞完再回来工作。”黄克诚说：“现在总后的工作很多，许多事情都是开创性的，头绪繁杂，机构要调整，许多标准要制定，所以军委才决定你不要脱产学习了，马上回来工作。”
1954年2月28日，中央军委正式任命洪学智为总后勤部副部长兼参谋长。当时学习苏联，参谋长是部长的第一代理人，以协助部长工作。1955年9月，中国人民解放军第一次授衔，42岁的洪学智被授予上将军衔，成为共和国开国上将之一。洪学智在红军时期曾担任军政治部主任，抗战时期任副师长，解放战争时期任兵团副司令员，抗美援朝战争中任志愿军副司令员。以这样的经历被授予上将军衔，是当之无愧的。
1957年，洪学智正式接替黄克诚担任总后勤部部长，直到1959年10月。上任不久，洪学智就提出撤销已经建立并隶属于中央军委的总财务部，总财务部仍并入总后勤部。中国复杂的地理因素，使军队驻扎条件大不相同。如何建立合理的规章制度是一件复杂的系统工程，也是后勤工作一项重大的课题。1959年3月洪学智从格尔木进藏，实地调研进藏部队后勤工作情况。西藏平叛胜利，后勤工作发挥了重要的作用。
1959年庐山会议之后，主持军委日常工作的副主席彭德怀被撤销军内外一切职务，唯保留中央政治局委员的党内职务。1959年8月18日至9月13日，中央军委在北京召开了扩大会议，中心议题是揭露彭德怀的错误。有人首先站起来，揭发了彭德怀的所谓“里通外国”以及同高岗的关系问题。会场顿时一片哗然。接着，就有人发言了，说以前被彭德怀蒙蔽了，现在终于认清了他的真实面目。
在批彭的声浪中，也有人敢于仗义执言。邓华第一个站起来：“彭老总根本就不懂外语，怎么会与外国人串通，他们说了什么，翻译可以作证。”洪学智也义愤填膺地替彭总说话：“彭总百团大战至多不过是命令请示得晚，打鬼子什么时候都是对的，抗美援朝是毛主席的指示，彭总执行得很好，总不能也说错吧？一个人有功有过，不能一说过就把功给抹杀了。”有人好心劝说洪学智：“彭是一方面军的，你是四方面军的，彭是八路军，你是新四军，你在里面掺和什么？你不参与，人家都怀疑你，你一参与，就危险了。你是林总的老部下，和林总对着干，有你什么好处？”洪学智说：“我不管他是什么一方面军还是八路军，我就要把事实说清楚，开会的目的是教育，而不应该整人。”邓华、洪学智等人也为自己的仗义执言付出了代价。如果他们及时地和彭德怀“划清界限”，就会安然无恙。但是他们没有这样做。
在这次会议上，副总参谋长邓华、总后勤部部长洪学智、总参装备计划部部长万毅、北京军区参谋长钟伟等人，被错误地划为“彭德怀军事俱乐部”的主要成员，被称之为小“彭黄张周”，被迫交代所谓的“反党反毛主席”的“罪行”。总后被诬为彭德怀的“黑窝子”，洪学智和彭德怀关系不一般，对他进行了批判。
1959年10月，邓华与洪学智被撤销军队领导职务，转业到地方工作。邓华到四川担任副省长，洪学智到吉林担任省农业机械厅厅长，后任重工业厅厅长。1970年底，洪学智又被下放到金宝屯农场劳动。在农场，洪学智种菜养猪放牛做豆腐，年近六十仍与年轻人比试扛粮食。一次晚饭后，洪学智与知青孙炎锋一起散步。走到菜园旁边一块刚收获过的玉米地时，发现农场护青人员正在追赶一群拾玉米的老乡。洪学智就问这是怎么回事？孙炎锋回答说：“农场专门组织了护青人员，不让附近的老乡去捡拾丢弃在地里的玉米。”洪学智断然说：“这个规定不行，我得找军管会说说去。”孙炎锋说：“你别多管这种事，太平点算了。”洪学智说：“那不行。我不信合情合理搞不过无情无理！”在见到军管会主任后，洪学智严肃地对他说：“这块地已秋收完了，过几天就要秋翻，不去拾它不是白白浪费了吗？为什么老乡们拾点落下的玉米就要赶他们？要知道，这里的老乡连粗粮都吃不饱，你们不能这样做。你是个军人，你别忘了军人的生命线是保护人民，为人民服务，永远别忘了人民是我们的再生父母！”很快，农场为附近挨饿的老百姓放宽了拾玉米的政策。消息传开后，方圆几十里的老百姓都由衷地说，洪将军是个好人啊，敢为咱们农民说话。
