Trong những ngày đầu kháng chiến chống Pháp, ông chủ yếu hoạt động công tác chính trị trong quân đội. Ông làm Chính trị uỷ viên trong Uỷ ban Kháng chiến chiến Khu 1. Ngày 3 tháng 10 năm 1947, ông Lê Liêm, Chính trị Ủy viên trong Ủy ban Kháng chiến Chiến khu 1, làm Phó phòng Dân quân (sau là Cục phó Cục Dân quân) Bộ Tổng chỉ huy. [1]

Ngày 25/4/1948 ông được bổ nhiệm Cục trưởng Cục Dân quân Bộ Tổng chỉ huy thay ông Khuất Duy Tiến,[2] năm 1949 kiêm thêm chức Cục trưởng Cục Chính trị thay Thiếu tướng Văn Tiến Dũng. Chủ nhiệm đầu tiên của Báo Quân đội nhân dân.[3]Ủy viên Bộ chỉ huy chiến dịch Biên giới năm 1950.

Năm 1950, khi Cục Chính trị được nâng lên thành Tổng cục Chính trị trực thuộc Bộ Tổng Tư lệnh Quân đội Quốc gia và dân quân Việt Nam, ông được cử làm Cục trưởng Cục Tuyên huấn [4], sau đó là Phó Chủ nhiệm Tổng cục[5]. Chủ nhiệm là ông Nguyễn Chí Thanh.

Năm 1954, ông là Đảng ủy viên Bộ Tư lệnh Mặt trận Điện Biên (gồm các đồng chí: Hoàng Văn Thái – Tham mưu trưởng, Lê Liêm – Chủ nhiệm chính trị, Đặng Kim Giang – Chủ nhiệm hậu cần)