1945年日本投降之后，在延安大生產運動中因為開墾了南泥灣而聞名遐邇的一二O師三五九旅，被拆分為兩部分。曾在抗日戰爭期間南下的主力被劃歸中原軍區，而留守陜甘寧邊區的一部，由劉轉連任司令員組成八路軍第二游擊支隊，于1945年6月從延安出發，橫穿晉西北，翻越呂梁山，東渡黃河，開赴東北。部隊連續行軍兩個月到達沈陽，恢復了三五九旅番號，由劉轉連任旅長，部隊經過擴充后士兵達到七千人，后編入東北民主聯軍。

三五九旅恢復番號后一路征戰勢如破竹，1946年解放了哈爾濱，之后又解放了安東、寶清等十幾個縣，從南滿、東滿一直打到北滿，無論是敵是匪，都望風而逃，可謂是戰功赫赫。1947年1月，這支部隊被改編為東北民主聯軍獨立第一師，師長仍由劉轉連擔任。就在劉轉連帶領一師準備再創新功時，這支部隊卻在一場戰斗中遭遇了敗績。

1947年春，林彪為了打破國民黨軍“先南后北，南攻北守”的戰略企圖，發起了著名的“三下江南”戰役。這場戰役中，獨立一師的任務是佯攻靠山屯，偵查靠山屯敵情，在德惠附近負責攻打增援靠山屯的敵人，以保證友軍部隊攻打靠山屯的戰斗。就在劉轉連率領部隊渡過松花江，向德惠行軍途中，一師又接到命令，讓他們調頭往西行軍，于次日拂曉前到達靠山屯。獨立一師經過急行軍，于9日拂曉到達靠山屯以東拉馬營子一帶，8時許，敵人從靠山屯派出一個營的兵力在炮火掩護下向一師一團陣地發起攻擊，敵人被打退后，敵我雙方形成對峙局面。敵軍主力趁此機會偷偷后撤，獨立一師被少數攻擊敵人迷惑，未能及時發動攻擊，導致對面敵軍87師順利撤走。

靠山屯剩余守軍被殲滅后，獨立一師又接到林彪電令：“敵第87師，今明兩日必然向農安逃跑，令獨立第1師應不怕疲勞，不怕飛機，向農安追擊，并于12日拂曉前，趕到農安近郊，截擊敵人，途中遇敵即應猛打，不必等待友軍。”接到命令的劉轉連又率領先頭部隊，急行軍一天，趕在逃跑的87師之前趕到了農安近郊的葦子溝。

然而，此時趕到葦子溝的僅是第一師的先頭部隊第三團，主力部隊尚未能跟過來。敵87師主力卻已到達葦子溝，與我軍先頭部隊相遇。由于敵我力量懸殊，第三團各營未能組織起有力的進攻，明知敵人正在撤退卻沒能大膽出擊。1營1連與敵軍并行數百米，副營長王福生始終未敢下令截擊。2營5連尾追敵軍5里返回，也未能有效打擊敵軍。只有劉轉連親率的一個營和敵軍打了一陣子，但也未能阻截住敵人。等到第一師主力到達時，敵人已乘隙全部脫逃，第一師一時猶豫，未組織積極追擊，而在葦子溝、東西小城子一線停止了前進，眼睜睜地將敵87師全部放跑。到了嘴邊的食物沒有吃上，眼瞅著敵軍一個師從眼皮底下溜掉，獨立一師與鐘偉指揮的5師在靠山屯積極主動尋敵、殲敵的膽略形成了鮮明的對比。由于獨立一師嚴重影響了戰局，林彪當時氣憤之極，怒道：“獨1師怎么搞的，這哪像個主力部隊？師長應該槍斃！”

劉轉連心里其實也很委屈，他帶著先頭部隊一個營上去了，別的師領導帶著師主力在后面支鍋造飯，延誤軍機，導致師主力部隊姍姍來遲未能成功阻截敵軍。但這些話他作為師長卻無論如何沒法說出口，只能無條件接受處理。最終，獨立一師被全軍通報，劉轉連受到嚴厲批評，從獨立一師師長降職成為獨立三師副師長。

劉轉連到獨立三師上任之后，狠抓部隊訓練和作風建設，不久該師師長調走，由任副師長的劉轉連指揮部隊參加了打吉林的外圍戰斗，在此戰中獨立三師果斷英勇，全殲國民黨第六十軍一個團，俘虜包括敵團長以下七百多人，受到東北民主聯軍指揮部的表揚，劉轉連也官復原職正式擔任獨立三師師長。此后，劉轉連奉命轉向外圍作戰，5月13日全殲國民黨保安第七團，18日攻克烏拉街。7月又和友軍配合殲滅國軍一八二師兩個團，連戰連捷。

劉轉連在東北先后參加了北滿剿匪、解放哈爾濱戰斗、四平保衛戰、“三下江南、四保臨江”戰役、東北1947年夏秋冬季攻勢作戰和臨江、遼沈、平津等戰役。但這位紅軍時期就是師長的驍將，到東北解放戰爭結束時仍是師長，其實按我軍編制傳統，八路軍三五九旅這種紅軍隊伍壓縮后成立的大旅，到達東北后應當擴編為一個軍（縱隊）更為合理，像八路軍一一五師師長林彪到東北后就是東北民主聯軍司令員，那么曾擔任了三五九旅旅長的劉轉連擔任縱隊一級首長也說得過去。對此，劉轉連卻始終豁達，但老人后來也曾向身邊人閑話透露，在部隊發展上，林彪司令員還是有親有疏的，他更喜歡信任一一五師的舊部，這也是人之常情，對于作為賀龍一二O師主力的三五九旅，在東北的發展多少還是受到了一些限制。

1962年10月，劉轉連擔任沈陽軍區副司令員，但不久就因是賀龍元帥舊部，被停職反省接受審查。1975年8月，中央軍委恢復了劉轉連將軍的沈陽軍區副司令員。劉轉連回到沈陽后，他原來居住的房子已被別人居住，入住者主動要搬出來，劉轉連卻說：“不必了！”他欣然和家人住進了比原來居住條件差的房子，他原來家中東西在動亂中失散了，他雖然知道去向，但從未索要和索賠。老將軍完全不計個人恩怨得失，埋頭工作，視察邊防，指導軍隊建設工作。劉轉連將軍說過：“我們受的這一點委屈與劉少奇、彭德懷、賀龍等老一輩革命家比，算不了什么，不值得放在心上。無論怎么說，沒有我們的黨，沒有毛主席，就沒有新中國，就沒有我們一家，就沒有我這個苦娃子的今天！”