1956年9月，粟裕出席中共第八次全国代表大会，被选为中共中央委员。11月任中共中央军事委员会委员。
中共“八大”会议后，中央军委召开了“八大”军队代表和各总部、各军种、兵种首长座谈会讨论建军方针问题，粟裕因病未能参加。但是粟裕对军队现代化建设的深层问题和与军队现代化相关的一些问题有若干思考。11月4日粟裕把他的思考向中共中央和中央军委作了书面报告，报告的题目是：《对建军方针若干问题的建议》。粟裕认为，我军现代化建设7年来已取得一定成绩，但距离真正现代化的要求，还相差很远。今后决定战争胜负，除政治条件外，物质技术条件也是重要因素之一。因此，集中力量加速国家工业化和向科学进军，是完全正确的。为了抽出大量人力、物力、财力支援国家建设，完全同意裁减军队。
关于裁减军队问题，粟裕提出应定出各军种、兵种和部队、学校、机关的适当比例，采取一次确定、分期完成的方法，免得年年确定编制，又年年变动，并提出了裁军的具体措施。他认为统帅部总部太多，形成多头领导，政出多门，职责不明。可将总干部部、军事法院、军事监察院合并到总政治部，总财务部和总军械部合并到总后勤部，训练总监部和武装力量监察部，至少可以合并为一个单位。各总部下属的部有的亦可以合并，如总参动员部、总政兵役部、总干预备役干部部、训总军外训练部可合并为一个部。全军近百所文化学校和预备学校，可考虑全部或大部撤销。他说：“紧缩机关，必须采取砍头的办法，如舍本逐末，一个人一个人的抠，虽费九牛二虎之力，但收效甚微”。粟裕在报告里特别强调：“要建设一支现代化的革命军队，必须保持和发扬我军优良传统”。针对部队情况，提出了一些值得重视的问题，如抗美援朝的胜利，强调了美帝国主义纸老虎的一面，但对敌人长处，却未引起应有注意。粟裕认为，我们在政治上必须藐视敌人，但在军事上决不能轻敌，要从最困难方面来考虑。
1957年1月中央军委召开扩大会议，通过了《关于裁减军队数量加强质量的决定》。决定将解放军员额裁减三分之一，并调整全军组织编制，把原来的陆、海、空、防空、公安5个军种改为陆、海、空3个军种，即防空军与空军合并，公安军撤销，并精简总部。“决定”中的许多内容都吸收了粟裕的建议。从1957年2月起粟裕主持了空防合并、公安军撤销以及总部的裁并、整编等一系列会议。裁并、整编总部机关对加强军队领导，节省财力、物力，加强军队现代化建设起了重要作用。1958年2月13日，粟裕在向毛泽东上送的报告中再次就“机关庞大，某些机构重叠”及领导机关作风等问题提出改进建议。毛泽东于2月16日批示“看过，很好”。
粟裕对未来反侵略战争规律的认识，随着他的实践和研究不断深化。1957年10月，他在全国兵役工作会议上首先提出了要重视战争初期的观点。他说：“今后的战争是很紧张的，特别是在战争初期”。“我们必须承认今后战争的最初10天一半个月，是决定战争长短的重要因素。这就是说，如果我们应付不好，那困难就会更多，战争就要拖长”。后来，他又不断发展和完善了关于重视战争初期的观点。
三、提出重新划分全国军区方案。协助军委确定战略方针。主持制订作战计划。
1954年4月27日，中共中央政治局扩大会议决定撤销大区一级党政机构。中央军委决定撤消与各大区相当的军区机构，并确定由粟裕负责，与有关方面研究提出重新划分全国军区的方案，提交在年底召开的军委扩大会议讨论决定。
从1954年6月起，粟裕就重新划分军区问题进行了调查研究，7月8日向中央军委呈送了重新划分军区的两个初步方案。11月8日军委第11次会议作了研究，决定由粟裕再邀集有关方面作一次讨论。
12月初，粟裕召集各总部及各大军区负责人会议，专门讨论大军区撤销及重新设置问题。粟裕首先讲话，谈了撤销及重新设置军区的目的、意义、依据和方案制订的过程，然后与会同志进行了热烈讨论。大家都很关心未来战略区和战场的划分、后勤机构的设置等问题，粟裕对此作了补充发言。经过几天认真讨论，大家统一了认识，同意粟裕提出的初步方案。
12月14日，在军委第十七次会议上，粟裕汇报了经过各单位领导同志讨论的重新划分军区的方案。军委会议认为：“重新划分全国军区时，主要应考虑以下几方面：（一）便于平时进行战场建设，战时统一指挥；（二）便于军委集中领导；（三）便于抽出一批干部充实军委各机关和进入学校学习；（四）应注意到是否便于指挥，以及不会将原来的军区划得太乱。因此，基本同意粟裕同志所提的第一方案”。军委决定由粟裕准备，向军委扩大会作关于全国军区划分的报告。
根据军委会议讨论的意见，粟裕对原方案略作调整。12月17日至29日军委召开扩大会议，粟裕在会上作了《关于全国军区划分的几个初步方案》的发言。粟裕说：“鉴于现代科学技术的发展和在今后战争中可能广泛使用原子武器，当帝国主义者决定发动战争时，可能利用其所谓‘原子优势’采取不宣而战，对我进行闪击。为了应付敌人的突然袭击和今后更复杂的战争情况，要求指挥上的高度集中统一和各战区、各兵种的密切配合协同……平时组织即须为战时作准备”。“因此须以敌人兵力及其可能进攻的方向、地形条件、交通状况以及我军的战略意图、作战方向和今后战争可能发展的趋势，作为军区划分的主要依据。为使军区划分符合今后作战的要求，并力求减少层次，使上级意图能迅速下达到部队”，“精简机构，减少冗员，使领导机关深入下层，克服官僚主义，统一调配全军干部，充实军委各部和加强前方部队，同时抽出大批干部入学受训并从目前建军和今后作战着眼，求得战术思想的完全一致，特提出关于全国军区划分的几个初步方案”。
粟裕介绍了军区划分的6个方案。第一方案，建议海陆边防划分6个军区，为准备战区，内地划分8个军区，为战略储备区。并将第一方案与其他方案分别作了比较，认为第一方案利多弊少，以实行第一方案为好。同时还就军区的任务和职权、各特种兵的机构组成及领导关系提出了意见。
经过会议讨论，一致同意粟裕所提的第一方案，但建议内地军区适当合并，军区总数减为12个。中央军委在会议总结中指出：“关于全国军区划分问题，粟裕同志根据平时便于进行战时准备的原则，在报告中所提出的第一方案，已获得大家一致同意”。
1955年2月11日，国务院根据军委扩大会议讨论结果，决定建立沈阳、北京、济南、南京、广州、武汉、成都、昆明、兰州、新疆、内蒙古、西藏12个大军区。实践证明，这次军区设置的重大改革，既便于军委的集中领导和平战结合，又抽出一批干部充实了军委机关和进入学校学习，同时使军区领导机关在体制编制上基本上成为合成军队的战役指挥机构。
在调查起草重新划分军区方案时，粟裕又从战场划分联系作战方案作了思考。他认为作战方案决定着战场建设、军队建设、装备的配备和发展，以及国防建设的规模和顺序。有了作战方案，才能有效地指导军队和国防建设，使军队的战备工作走上有序的轨道。
制订作战方案问题，早在1952年就已得到了毛泽东的同意。粟裕就任总参谋长后，立即把这件事提到了议事日程，他首先向总参的几位副总长提出这个问题，得到大家的一致赞同，然后又和各军兵种领导同志交换意见。大家都认为应该有一个作战方案。1955年1月，粟裕提出再作一些调查研究后，召开一次作战方案问题的研究会。
这时，中央军委正准备拟制保卫祖国的战略方针，指示总参谋部先作研究，提出方案，供军委考虑。为使战略方针更好结合国家和军队的实际，使作战方案更好体现战略方针，粟裕决定将研究战略方针和作战方案的工作结合起来进行。
1955年6月15日，粟裕主持召开了研究拟制作战方针和方案的座谈会，各总部、各军兵种、各军区主要领导人陈赓、张宗逊、王震、邓华、彭绍辉、杨成武、杨勇、黄永胜、陈伯钧等参加。会议认真分析国际形势，根据我国的国情和军队、国防建设的情况，统一了对毛泽东积极防御战略方针的认识，提出了拟制作战方案的原则和要求。粟裕在会议总结时指出：“通过座谈，思想统一了，认识更一致了，对作战方针更明确了”。同时提出：“我们需要拟制作战计划，以便能有计划、有步骤地安排军队建设各项工作”。并强调说：“拟制作战计划，必须从实际出发，计算各种可能，同时还要考虑国家的现实情况”。他要求总参作战部编写总的作战计划，其他各单位依此原则拟订出本单位、本地区的作战计划和作战保障计划。
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