1948年底，孫立人兼任東南軍政長官公署副司令長官和臺灣防衛(wèi)司令。1949年8月，升臺灣防衛(wèi)總司令。制定實施臺澎防衛(wèi)計劃，構(gòu)建全島防衛(wèi)工事體系，整褭n誹ǖ?0萬敗軍。
1949年9月1日，孫立人正式就職臺灣防衛(wèi)司令，第201師10月在金門參加金門戰(zhàn)役。11月，蔣中正在國民檔中央非常委員會第二分會中提議孫立人再兼東南軍政長官公署副長官，國防部亦隨之發(fā)表新職。1950年3月1日，蔣中正“復(fù)行視事”重任總統(tǒng)職，東南軍政長官公署隨之裁撤，孫接任陸軍總司令兼臺灣防衛(wèi)總司令（當(dāng)時陸軍總司令部與臺灣防衛(wèi)總司令部址乃同一駐所）。
隨著國際局勢的變化，美國越發(fā)倚重臺灣，孫立人作用減弱，特別是擋了蔣經(jīng)國控制軍隊的路，1954年6月孫立人被蔣介石免去陸軍總司令職務(wù)，任“總統(tǒng)府”參軍長。
1955年6月，臺灣國民檔當(dāng)局以孫立人與其部屬少校郭廷亮預(yù)謀發(fā)動兵變?yōu)橛桑瑢O實施看管偵訓(xùn)。1955年10月31日，孫立人被免去“總統(tǒng)府”參軍長職務(wù)，軟禁于臺中，直至1988年3月恢復(fù)自由。