1949年4月，第四野战军组建第15兵团，邓华出任兵团司令员，辖第43、第44、第48军。5月，邓华率第15兵团南下，与兄弟部队一起，先后参加湘赣战役、广东战役。11月9日，邓华兼江广东军区第一副司令员。这年 12月，邓华受命统一指挥第 40、第43军，准备在琼崖纵队配合下，解放海南岛，他的第15兵团指挥部成了渡海兵团的指挥班子。
渡海作战，这对人民解放军来说是一个全新的课题。面对茫茫大海，解放军参战部队一无渡海作战经验，而且战士大部分是北方人，不识水性、二无机械化渡海工具；三无空军海军支援。渡海作战与陆地作战不同，搞不好，就有全军覆灭的危险。金门渡海作战失利更是前车之鉴。而海南守敌有5个军之多，连同地方武装约十万余人，附有大小舰艇五十多艘，飞机三十多架，组成所谓陆海空立体防御“体系”。对此，邓华反复强调指出：必须毫不动摇，坚决执行中央军委的指示，在春夏之交完成解放海南、岛任务，但是，必须慎重从事，既要英勇果敢，又要稳扎稳打；必须实事求是，因时因地制宜采职得力措施，克服敌机敌舰和茫茫大海的阻拦，与坚持海南斗争的琼崖纵队紧密配合，才有可能使部队顺利登陆，胜利完成作战任务。
在广州海南战役会议上，叶剑英和邓华及兵团领导人一起商讨作战问题，决定采取“积极偷渡、分批小渡与最后登陆相结合的战役指导方针对，即在大规模登陆前，首先以小部队分批偷渡，到达海南后与琼崖纵队会合，逐步改变岛上形势，加强岛上我军接应的力量，创造大举登陆的有利条件；尔后主力在琼崖纵队及先期登陆部队接应下登陆。计划上报四野前委，前委立即同意并报军委，毛泽东复电：“此种办法如有效，即可提前解放海南岛。”
在准备渡海作战的过程，邓华总结登陆战斗的经验，向各参战部队发出电报指示：“必须教育全体指战员，坚决向敌舰展开斗争，只有勇敢地向敌舰进击，才能将敌舰威风打下去，才能缩小敌舰话动范围，争取我在海上的行动自由。”当时，邓华有一句在部队普遍传颂的名言。“遇上敌舰，要横下一条心：打！木船即使被打坏，抱着木头我们也要游到海南岛登陆”。
1950年3月，渡海作战部队先后两批四次偷渡成功，使岛上我军增加了近一个师的兵力，大大加强了岛上的接应力量，坚定了广大指战员用木船战胜敌舰、胜利跨越天险的勇气和决心。邓华于是加快了对进攻海南岛的战役运筹。兵团指挥部由赤坎迁到了东山，又迁到了雷州半岛最南端的徐闻。4月10日，邓华和两军首长研究后，定下了以主力实施大举渡海登陆作战的决心。决定在琼州海峡实施宽大正面强行登陆，与敌决战以求迅速解放海南岛。4月16日，我40军和第43军共8个团2万人，分乘350只木帆船和机帆船，从雷州半岛南端并肩起航。途中，经与敌机敌舰彻夜激战，突破敌海空封锁，于次日2时至6时，先后强行登上海南岛，与前来接应的两批偷渡登陆部队和琼崖纵队胜利会师。
第15兵团主力登陆后，邓华不失时机地迅速组织了美亭决战，粉碎了敌人妄图乘我登陆部队立足未稳之际进行围歼的阴谋。尔后，他又指挥兵团主力分东、中、西三路，乘胜向全线崩溃的敌军猛烈追击，5月1日解放海南岛全境。整个战役歼敌3万3千余人，击毁敌讥2架，击伤敌舰5艘，击沉敌舰1艘。
从1949年12月底开始战役准备，仅历时 4个月，邓华和海南岛战役的其他指挥员一道，在没有海空军支援的情况下，指挥人民解放军木制船队，战胜有海空军优势的敌人，渡过琼州海峡，解放海南岛，创造了战争史上的奇迹，开创了人民解放军胜利渡海作战的先例。被赞誉为“出色地完成了中央军委和毛主席赋予的光荣作战任务。”
