A fines de 1945 fue destinado al Regimiento "Carampangue", en lquique, y en 1948 ingresó a la Academia de Guerra, donde debió postergar sus estudios debido a que, pese a ser el oficial más joven, se le dispuso cumplir una comisión de servicio en la zona del carbón en Lota.

Al año siguiente, Pinochet retornó a sus estudios en la Academia. Después de obtener el título de oficial de Estado Mayor, en 1951 se trasladó a la Escuela Militar, donde fue designado comandante de los sextos años y profesor del Curso Militar.

Al mismo tiempo, realizó clases como profesor auxiliar en la Academia de Guerra en las asignaturas de Geografía Militar y Geopolítica. Paralelamente desarrolló actividades de director de la revista institucional "Cien Águilas", órgano de difusión del plantel matriz de oficiales.

A comienzos de 1953, con el grado de mayor, fue destinado por dos años al Regimiento "Rancagua" en Arica. Posteriormente fue designado profesor en la Academia de Guerra, por lo que regresó a Santiago para retomar su labor docente.

Más tarde profundizó sus estudios y obtuvo el bachillerato, título con el que ingresó a la Escuela de Derecho de la Universidad de Chile.

A comienzos de 1956 fue seleccionado junto a un grupo de oficiales para conformar una Misión Militar que colaboró en la organización de la Academia de Guerra de Ecuador en Quito, lo que le obligó a suspender sus estudios de Derecho.

Tres años y medio permaneció en dicha misión, período en el que, junto con dedicarse a la docencia, continuó sus estudios de Geopolítica, Geografía Militar y Servicio de Inteligencia. A fines de 1959 regresó a Chile y fue destinado al Cuartel General de la I División de Ejército en Antofagasta.

Al año siguiente fue designado Comandante del Regimiento "Esmeralda", glorioso 7° de Línea. Su gestión de mando fue recompensada con su nombramiento, en 1963, como subdirector de la Academia de Guerra.

En 1968 fue nombrado Jefe del Estado Mayor de la II División de Ejército en Santiago, y a fines de ese año fue ascendido a General de Brigada, oportunidad en la que se le designó como Comandante en Jefe de la VI División, de guarnición en lquique.

En sus nuevas funciones fue nombrado Intendente (s) de Tarapacá, cargo en el que intentó poner fin a una huelga de la Escuela Industrial Superior de Iquique, cuyos estudiantes se habían tomado las dependencias del establecimiento.

En enero de 1971 fue ascendido a General de División y nombrado Comandante General de la Guarnición de Ejército de Santiago. Posteriormente, a principios de 1972, fue nombrado Jefe del Estado Mayor General del Ejército.