杜聿明一直不信任郭。如在徐州会战时，蒋介石主持作战会议，郭汝瑰报告情况，提出方案。讨论时，杜聿明不发言。会后，杜单独找蒋介石谈了作战意见，说郭不可靠。蒋介石说，年轻人嘛，怎么能不相信呢。郭汝瑰后来按照中共地下党的意图，向顾祝同提出要到西南当个军长，带部队和共军作战，经蒋介石同意后，组建了第72 军，以后，又被蒋介石任命为第22 兵团司令兼72 军军长。二野情报处接了中央转来的郭汝瑰的关系，但却联系不上任廉儒。柴军武(新中国成立后改名柴成文，曾任国防部外事局局长)设法在上海找到了任廉儒的弟弟任英儒，又派赵力钧(曾在冯玉祥部当参谋)陪同英儒去找廉儒，然后同去重庆和郭汝瑰联系起义。
郭汝瑰起义后，国民党内部震动极大。蒋介石到台湾后曾说："没想到郭汝瑰是最大的共谍。"郭起义后，被任命为川南行署委员兼交通厅厅长、中苏友好协会会长。
西南军区成立后不久，担任西南军政委员会主席的刘伯承到南京兼任军事学院院长。因郭汝瑰曾在国民党陆军大学当过研究员和教官，就被刘伯承点名调到军事学院当教员(后任军事史料研究处副处长等职。曾当选为第四、五、六、七届全国政协委员)。
