Sau Nội chiến, Kamenev tiếp tục làm việc để củng cố Hồng quân. Trong các công trình và bài giảng khoa học quân sự của mình, ông đã suy nghĩ lại về kinh nghiệm của Thế chiến thứ nhất và Nội chiến. Tham gia xây dựng các quy định mới cho Hồng quân, sau khi bãi nhiệm chức vụ Tổng Tư lệnh vào tháng 3 năm 1924, ông giữ chức thanh tra Hồng quân, Tham mưu trưởng Hồng quân, Phó ủy viên Quân đội và Hải quân và Chủ tịch Học viện Quân sự Frunze. Từ 1934-36, ông là Trưởng phòng Không quân của Hồng quân. Ở vị trí cuối cùng này, Kamenev đã đóng góp đáng kể vào việc cải thiện khả năng phòng thủ của đất nước, với lực lượng phòng không được trang bị lại các thiết bị mới. Kamenev là một trong những người sáng lập tổ chức Osoaviakhim nổi tiếng (Hiệp hội Xúc tiến Quốc phòng, Hàng không và Xây dựng Hóa học - tổ chức xã hội tự nguyện của Liên Xô tham gia hỗ trợ quân đội và ngành công nghiệp quân sự), và đóng góp cho tổ chức phát triển Bắc Cực là chủ tịch của Ủy ban Bắc cực của chính phủ. Cấp bậc quân sự cuối cùng của Kamenev trong Quân đội Đế quốc Nga là đại tá, trong Hồng quân - Tư lệnh Tập đoàn quân bậc 1. Ông cũng là một trong 5 chỉ huy quân sự Hồng quân đầu tiên được phong cấp bậc này.

Kamenev chỉ gia nhập Đảng vào năm 1930 và nói chung, số phận của ông trong thời đại Xô Viết đã thành công, không giống như hàng chục đồng nghiệp của ông. Kamenev đã chết vì một cơn đau tim vào ngày 25 tháng 8 năm 1936, trước khi bắt đầu Đại thanh trừng và không trải qua sự vu khống, sỉ nhục và phản bội đồng đội của mình. Tro cốt của Kamenev đã được chôn cất trong Khu đô thị Nghĩa trang tường Điện Kremli. Tuy nhiên, do quá khứ phục vụ Sa hoàng - từ năm 1937 cho đến khi Stalin qua đời - Kamenev được tính trong số "kẻ thù của nhân dân", và tên và tác phẩm của ông trong nhiều thập kỷ đã bị lãng quên. Sau đó, tên của Kamenev đã được phục hồi.[1]