Năm 1984, Tỉnh ủy Quảng Ngãi tổ chức lễ cải táng, đưa mộ ông từ làng Trường An về Nghĩa trang liệt sĩ Núi Bút (thành phố Quảng Ngãi).[2]

Năm 1999, ông được Nhà nước Việt Nam truy tặng Huân chương Hồ Chí Minh.[3]

Năm 2017, căn nhà của ông được Bảo tàng Tổng hợp tỉnh Quảng Ngãi đề nghị xếp hạng di tích.[23] Ngày 25 tháng 1 năm 2018, Ủy ban nhân dân tỉnh công nhận Nhà lưu niệm đồng chí Trần Toại là di tích lịch sử cấp tỉnh.[2][3]

Tên của ông được đặt cho một con đường ở thành phố Quảng Ngãi[24] và thị trấn Ba Tơ.[25]