Khởi nghĩa Lam Sơn thắng lợi, Lê Lợi lên ngôi, lập ra nhà Hậu Lê. Năm 1429, Nguyễn Chích được phong tước Đình thượng hầu, ban cho họ Lê của vua. Từ đó ông được gọi là Lê Chích.

Thời gian đầu, Lê Chích được tham gia triều chính nhưng sau đó ông bị Lê Lợi cách chức. Các nhà nghiên cứu phỏng đoán rằng, sử không chép rõ về tội lỗi của ông, việc ông bị cách chức do sự nghi ngại công thần của Lê Lợi[6].

Năm 1433, Lê Thái Tổ mất, con là Lê Thái Tông lên thay. Lê Chích được phục chức làm Đồng tổng quản châu Hoá, trấn thủ Thát Ải.

Quân Chiêm Thành hai lần cướp phá, ông đều chặn đánh tan, giữ yên biên giới phía nam. Sau đó, Lê Chích còn lập công trong 2 lần đi đánh Chiêm Thành, được phong tước Đình hầu.

Tháng chạp năm 1448, Nguyễn Chích mất, thọ 67 tuổi. Lê Nhân Tông truy tặng ông làm Nhập nội tư không bình chương sự, Hiến quốc công, thuỵ hiệu là Trinh Vũ.

Thời Nguyễn, Gia Long liệt ông vào làm bậc công thần khai quốc nhà Lê thứ nhì (năm 1802).