1949年1月底，北平和平解放。但人们不知道的是，为促成和平解放，牟宜之奉罗荣桓之命，潜入北平找到他的结义兄弟何思源说项，请他做傅作义的工作。其时，国民党军警特宪遍布京城，牟宜之冒着巨大危险进京，与要人斡旋，最终北平免于战火。随后牟宜之应召转业，被任命为北平市建设局局长。当时的北平满目疮痍，牟宜之主持清理了城市垃圾，疏浚了中海、南海和北海，在中海和北海之间，改建拓宽了桥梁，首次提出关于北京市未来规划建设的一些措施和设想。1950年，牟宜之应时任济南市长的谷牧之招，调任济南建设局局长。当时的济南破烂不堪，市政管理混乱，处处断壁残垣，大明湖濒于淤塞。他主持拆了济南的老城墙，用拆下来的砖石垒起了大明湖的石岸，防止了大明湖的淤塞，将一个破庙的牌楼修饰后，当作大明湖门楼并沿用至今；修复并开通了许多条马路，修建青年桥、西门桥、青龙桥等许多桥梁；建设了英雄山革命烈士陵园，让烈士们得以安眠。当然，牟宜之也因为迁走了某权贵的家坟而由此结怨，留下了祸患。在济南工作的三年中，牟宜之为促进济南市容的初步改观，保护和建设泉城的名胜古迹，奠定济南城市规划布局做了大量工作。1953年，牟宜之被调回北京，任中央林业部经营司长。其间，他发现单位的李万铭私刻公章，形迹可疑，便向党委建议组织检查，由此牵出了震惊中外的李万铭政治诈骗案。肖华把他的揭发材料转呈毛泽东、刘少奇，获得亲笔批示后在党刊上登载，并称赞他高度的革命责任感与警惕性。著名剧作家老舍还以此写了话剧《西望长安》，在全国引起轰动。