1950年3月，蒋介石在台北宣布复出，周至柔就是在此刻被任命为参谋总长的。这一任命，不仅显示了蒋介石对周至柔的看重，同时也凸显了周至柔在国民党军中的影响力。

周至柔在国民党军体系中，最为人熟知的标签自然是空军缔造者，但这个标签恰恰遮蔽了他真正的历史独特性。
他并非飞行员出身，甚至没有任何空中作战经历。1922年毕业于保定军校第八期步兵科，与陈诚是同窗挚友，毕业后在浙江陆军第二师从排长做起，走的是最正统的陆军基层军官晋升路径。
1931年之前，他从未接触过航空事务。然而正是这样一个彻底的“门外汉”，却在1933年被蒋介石派往欧美考察空军教育，次年回国后即出任中央航空学校校长，就此开启了他与空军的不解之缘。这种看似不合常理的安排，背后是蒋介石用人的深层逻辑：在当时派系林立的国民党军队中，空军作为一个全新兵种，若由已有根基的航空宿将执掌，极易形成新的山头；而一个与原有航空势力毫无瓜葛、政治忠诚绝对可靠的外来人，反而能成为贯彻意志、打破门户之见的利刃。
周至柔的确没有辜负这种期待。他主掌空军期间，有几件事情足以说明其行事风格与能力——
其一，他建立了国民党空军独立的人事与教育体系，坚决抵制各地方实力派对空军人事的渗透。他确立了一条铁律：空军军官必须经由中央航校培养，任何凭借地方军政长官推荐信函试图进入空军者，一概退回。这条规矩在当时的军政环境下执行起来极难，但他硬是顶住了压力。
其二，他推动建立了中国最早的航空工业基础体系，主导与美国、意大利的技术合作，在杭州、南昌等地建立飞机制造厂，在抗战爆发前培训出大批飞行员，这些人后来成为抗战空军的骨干力量。其三，他展现出一种罕见的务实精神。1936年西安事变爆发，何应钦力主武力讨伐，周至柔在军事会议上冷静指出，空军对西安实施轰炸将伤及无辜百姓并损毁古城，为国家留一分元气即为将来留一分余地。此言在剑拔弩张的氛围中显得格格不入，却为和平解决留出了一线空间。

1949年国民党败退台湾，周至柔扮演的角色远比“败军之将”复杂得多。
1950年3月出任参谋总长后，他做的第一件大事，就是雷厉风行地推行“整军建制”方案，将大陆时期山头林立的各派系部队彻底打散重编，建立统一的指挥链与后勤体系。这项工作说起来冠冕堂皇，执行起来却是血淋淋的权力切割，每一个裁撤的番号、每一次调防的命令，背后都是盘根错节的利益关系与几十年形成的派系忠诚。
周至柔之所以能做到别人做不成的事，关键在于他本人相对超脱的派系色彩——他虽属陈诚“土木系”核心人物，但在空军多年经营，又与陆军各系统保持距离，加之蒋介石授予的尚方宝剑，使得他成为执行这场权力重组的最佳人选。
他在参谋总长任内的另一项重要作为，是全力配合美国军事援助的落地与消化。可以说，台湾日后形成的“依赖美援、仰仗海空、固守本岛”的防御战略框架，其草创阶段的蓝图就出自周至柔之手。

值得注意的是，1954年周至柔做了一个让整个国民党高层都颇感意外的决定：婉拒蒋介石的参谋总长连任安排。此时他已在这一职位上任职四年，各项工作刚刚理顺，美援体系初具规模，军队整编亦告一段落。按照常理，正是坐享其成、巩固权位的大好时机，他却执意求去。
他给出的理由是军中人事贵在轮替，久任一职有碍新陈代谢，并推荐由彭孟缉或桂永清接任。
周至柔的这个决定，背后至少有三层值得深究的逻辑。
第一层，是对权力的现实考虑。参谋总长位高权重，但也是矛盾的焦点所在，陆军、海军、空军三军之间的矛盾，本省人与外省人之间的芥蒂，黄埔系与保定系之间的宿怨，全部汇集到这个位置上。四年下来，周至柔深知此职已如坐火山口。
第二层，是政治嗅觉使然。1954年正是台湾政治生态开始发生微妙变化的年份，蒋介石有意扶持蒋经国逐步介入军队系统，情治体系日益膨胀，军方首脑与安全系统之间的摩擦势必加剧。此时全身而退，恰可避开即将到来的权力冲撞。
第三层，则涉及他与陈诚之间复杂而隐晦的关系。陈诚此时正担任“行政院长”，权势如日中天但也树敌众多，周至柔若继续占据参谋总长要津，反而可能成为政敌攻击“土木系”势力过大的靶子。急流勇退，既是自保，亦是对老长官的无声保护。

接替他出任参谋总长的桂永清，其命运反过来验证了周至柔的明智。
桂永清是黄埔一期生，在海军总司令任上以铁腕著称，他接掌参谋总长时正值盛年，雄心勃勃欲有一番作为，然而上任仅约两个月，便突发急症暴毙，享年五十四岁。
他的猝然离世在国民党军中引发不小震动，各种猜测随之流传。但无论真相如何，桂永清的结局揭示了一个冷峻的事实：在那个权力高度集中、各派系暗流汹涌的体制中，最高军事首长虽处高位，却是悬于险崖边上，一味上前，不懂进退，很容易跌落下去。
辞去参谋总长后，周至柔并未淡出政坛，而是转入一种虽说边缘但更为从容的角色。
1986年，周至柔在台北病逝，享年八十七岁，在他那一代国民党将领中，算得上是善终。