中华人民共和国成立后，任第十三兵团副政委兼政治部主任。1950年任中国人民解放军空军副政治委员兼政治部主任，1957年空军政治委员、司令员，1967年任中国人民解放军副总参谋长兼空军司令员。

文化大革命中，吴法宪积极参与了林彪篡夺党和国家最高权力的阴谋活动。1973年被开除党籍、撤销党内外一切职务。1981年被中华人民共和国最高人民法院法庭确认为林彪反革命集团主犯。判处有期徒刑十七年，剥夺政治权利五年。

1955年被授予中将军衔。曾获二级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1980年8月26日第五届全国人大常委会第十五次会议决定，依法剥夺吴法宪获得的一级独立自由勋章、一级解放勋章。

2004年10月17日因病在济南齐鲁医院逝世，终年八十九岁。