他先后任冀中人民自卫军参谋处处长、３团团长、八路军第３纵队北上挺进支队司令员、冀中军区警备旅２团团长、八路军第３纵队南下支队参谋长、副司令员、冀鲁豫军区第９军分区司令员等职。

他指挥河北省梅花镇军民同前来进攻的日军浴血奋战，与外围兄弟部队里外夹攻，击毙日寇八百余众。随即，他在冀中１２县组织开展游击战争，参加了“百团大战”，为创建晋冀鲁豫敌后抗日根据地做出了贡献。

他历任晋冀鲁豫野战军１纵参谋长、辽西军区副参谋长兼后勤部长、辽吉军区第１军分区司令员、骑兵支队司令员、独立１０师师长、３８军１５１师师长、４２军副军长等职。

参加了叁下江南、四保临江、四平保卫战、围困长春和辽沈战役、平津战役、渡江战役、衡宝战役，以及伏牛山和嵩山地区的大规模剿匪运动。

１９４８年赵东寰担任独立１０师师长时，奉命率部前去解放本溪，来到浑河北岸的章党。浑河河深１．５米左右，岸边结有薄冰，无桥、无船。涉水，不仅火炮、车辆、物质过不去，而且会冻伤大批人员；架桥，又会延误战机。赵东寰立即召开集军事会议，决定依据客观情况灵活招待上级命令，顺浑河北岸西进，攻克抚顺，歼敌４３００余人。

他历任中南军区司令部军训处处长、人民武装部第一副部长、华南军政干校校长、高级工兵学校校长、军委军事建筑部副部长、中国人民解放军工程兵副参谋长、特种工程指挥部参谋长、副司令员兼参谋长等职，为人民工兵的教育事业，为中国国防科研试验基地和人防工程建设做出了贡献。