走出监狱的沈毅一边为军队高级干部上文化课，一边积极参加大生产运动。他最受人们称赞的是运用自己深厚的化学功底，开办制醋厂和印染厂等小企业，解决了军服的染料问题。1943年底，由贺龙和陆定一做介绍人，沈毅参加了中国共产党。
抗战胜利后，沈毅去东北出任东北民主联军总部参谋处长兼炮工处长。他再次发挥善于办工厂和经营企业的专长，在东北解放区办了不少工厂。在攻打四平和锦州的战役中，荣立战功。
四野打下天津后，沈毅听从朱德总司令的劝告，没有随四野主力南下，留在天津的四野留守处。建国初中央军委成立民航局，民航局长兼党委书记熟悉沈毅，特地把他调到民航局主管财务和发展生产，兴办企业等工作。沈毅面临一个十分复杂的新单位：大批两航起义的技术人员都分配到民航局，四野老战友要赴朝作战，他们的家属要依靠民航局。要工资，要住房，要接济……民航局成了资金大出大进的众目睽睽之地。树大招风，沈毅工作干得越多，面临的风险就越大。
1951年底，一场声势浩大的“反贪污、反浪费、反官僚主义”的“三反运动”在全国铺开，民航局成为国家机关里“铺张浪费”的典型，是中央首先锁定的大目标。本来沈毅所做的工作都是经过局党委研究通过的，但此时却宣布沈毅是民航局头号“大老虎”。不少了解沈毅的高级干部私下里认为沈毅冤枉，但谁也不敢反对。
