Tháng 5 năm 1965, ông được thăng Thiếu tá, Trung đoàn phó Trung đoàn 921, đến tháng 10 năm 1969 thì thăng Trung tá, Trung đoàn trưởng. Tháng 3 năm 1972, ông được cử làm Sư đoàn phó Sư đoàn Không quân 371, hàm Thượng tá. Hai năm sau, thăng làm Tư lệnh Binh chủng Không quân, kiêm Sư đoàn trưởng Sư đoàn 371 Không quân[3]. Trong Chiến dịch Hồ Chí Minh tháng 4 năm 1975, ông tham gia chỉ huy Không quân và là một trong những người trực tiếp chỉ huy trận đánh sân bay Tân Sơn Nhất của Không quân Nhân dân Việt Nam.

Sau chiến tranh, ông được thăng làm Tham mưu phó Quân chủng Phòng không-Không quân từ tháng 8 năm 1976, với hàm Đại tá. Tháng 1 năm 1977, ông được bầu là Ủy viên Trung ương Ðảng khóa IV và được điều động giữ chức Bí thư Trung ương Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh một thời gian ngắn. Đến tháng 6 năm 1977, ông được cử làm Phó Tư lệnh Quân chủng Không quân vừa mới thành lập. Ông được thăng quân hàm Thiếu tướng năm 1984.

Tháng 3 năm 1986, ông được thăng làm Tư lệnh Quân chủng Không quân. Tháng 4 năm 1989, ông được cử làm Phó Tổng Tham mưu trưởng Quân đội nhân dân Việt Nam, hàm Trung tướng.

Tháng 11 năm 1996, ông được cử làm Thứ trưởng Bộ Quốc phòng cho đến khi về hưu năm 2000.

Từ tháng 1 năm 2001 đến 12 năm 2007, ông là Ủy viên Thường vụ, Phó Chủ tịch kiêm Tổng Thư ký Hội Cựu chiến binh Việt Nam[9][10]. Từ tháng 12.2007 cho đến nay ông là Chủ tịch, Ủy viên thường trực Hội Cựu chiến binh Việt Nam.