成立大会通过了第二十一兵团向毛泽东和全国发出的通电：“一致宣誓永远在毛主席、朱总司令的旗帜下，奋勇前进，加紧学习，努力改造，努力进步，向我人民解放军一切先进的兄弟兵团看齐。一定把自己变成为一支强大的国防军。”
成立大会之后，陈明仁、唐天际率兵团部进驻醴陵，所属第五十二军驻攸县，第五十三军驻安仁，并进行了集中整训。
1952年，中国人民解放军全军进行了整编，兵团一级的领导机构大部分撤销。1952年11月，中国人民解放军第二十一兵团改编为中国人民解放军第五十五军。上级有意调陈明仁到大军区任职，但陈明仁提出担任五十五军军长。就这样，陈明仁成了共和国第五十五军军长，五十五军政委由王振乾担任。下辖第一四四师、二一五师、二一九师，归中南军区建制。1953年2月，陈明仁和王振乾率五十五军从广西桂林移防广东湛江，担负雷州半岛守卫任务，为祖国南大门站岗放哨。
1955年9月27日，陈明仁被中央军委授予上将军衔，荣获一级解放勋章。作为中共党外人士的一位军长，被授予人民解放军上将军衔，陈明仁感慨万千：“我从军三十年，还是第一次荣获上将军衔。我十分感谢共产党和解放军对我的信任和关怀！”
1968年9月，陈明仁因慢性风湿病一再发作，向中央军委提出申请回湘离职休养，得到批准。根据周恩来的批示，湖南省人民政府在长沙市麻园岭拨给陈明仁一栋花园楼居住，使陈明仁安度了晚年。1972年，周恩来获悉陈明仁得了癌症，便安排陈明仁到北京治疗，并对人民解放军总医院的治疗方案进行了审定。
1974年5月21日，陈明仁病情恶化，在北京病逝，享年71岁。5月25日，在八宝山革命公墓进行了陈明仁追悼会，叶剑英代表中共中央、中央军委出席了追悼会；军委副主席聂荣臻元帅主持了追悼会，国防部长萧劲光大将致悼词，对陈明仁作了高度评价。
