在司令员麻列茨科夫元帅统领下，刘亚楼随第一远东方面军主力，从格罗迭科沃地区向穆棱、牡丹江方向快速突击，先头分队已攻占了佳木斯外围的一个制高点407高地。由于空军和地面部队联络失误，地方部队进展神速，提前占领日军阵地，却遭到了苏军飞机的一阵误炸，炸伤了占领制高点的部分苏军。当天的值班参谋是刘亚楼，指挥员以为他误了军令，当即将他逮捕起来，准备枪决。刘亚楼心中非常难过。他思前想后，花了一天时间给中共中央和毛泽东主席写了一封长信，把自己在苏联近8年的体会、见闻和经验教训写了出来，作为临终前对党的一份贡献，末尾工工整整地写着“忠于党的刘亚楼”。后来，经过苏军调查核实，刘亚楼被无罪释放。

【林彪说：“刘亚楼是天生的军事家”】

1945年8月，刘亚楼随苏联红军进驻大连。不久，罗荣桓来大连养病，刘亚楼闻讯十分高兴，立即去看望红军时期的老领导，并提出回部队工作的愿望。罗荣桓慧眼识英雄，力荐刘担任东北民主联军参谋长。从此，在刘亚楼戎马倥偬的历史上掀开了辉煌的一页。

刘亚楼当参谋长后，办事雷厉风行，不怕得罪人。他说：“得罪人怕什么？顶多不选我当中央委员！”某次，林彪不知何故勃然大怒，用马鞭抽叶群。叶群边哭边躲，声音传至屋外，警卫、参谋都不敢进屋劝解。刘亚楼闻讯赶来踹开房门，夺下林彪手中的马鞭。他见门外站了不少人围观，便大吼一声：“看什么，家里出了点小事，有什么看头？统统给我立正，跑步走！”唯一敢断林彪家务事的，恐怕也只有刘亚楼了。

刘亚楼就任参谋长后的第一件大事是为东北野战军精心打造了得力的参谋队伍。东野过去打仗缺地图，参谋人才奇缺。为改变这一状况，刘亚楼亲自开办了三期参谋训练班，抽调大批优秀干部学习，学习结束后充实到各级司令部机关。林彪对他的工作深为满意，赞道：“我们终于有了一个得力的司令部。”“林罗刘”遂成为东北最佳的领导组合：林彪专管作战大事，罗荣桓分管政治工作，而刘亚楼善于落实完成。“三驾马车”拉着东北野战军驰骋关内外，无往而不利。

东北内战爆发后，刘亚楼先后协助林彪、罗荣桓部署和指挥东北民主联军三下江南、四保临江，迫使国民党转入防御作战。1947年，东北民主联军发起夏季攻势，加上随后的秋季攻势、冬季攻势作战，歼敌22万多人，迫使东北国民党军龟缩于长春、沈阳、锦州等孤城之中。刘亚楼在东北大显身手，令林彪深感满意。他赞扬说：“刘亚楼是天生的军事家！”凡在东野司令部工作过的将士也无不对刘心悦诚服，夸道：“东总的几位参谋长中，没有一个能够超过刘亚楼。”