1946年2月下旬，国民政府军事委员会在南京召开军队整军复员会议，拟定相关方案，各军军师长基本参会。会后，国民党军于3月陆续展开整编。
关于整编后的第74师具体编制和装备情况，说法不一，目前似乎尚无权威资料。
综合74师在内战中的自身报告以及该师原军官的回忆资料可以得知，整编第74师下辖第51、57和58三个旅，共六个步兵团，分别为51旅的151团和152团；57旅的170团和171团；58旅的172团、173团。原153团、169团和174团在整编时被撤编，但在内战开始半年后又恢复了番号。
与此同时，整74师在安徽后方已另行组建三个新兵基干团，以备恢复三团制。师直属部队主要有辎重团，还辖有105榴弹炮营（装备12门美式105榴弹炮）、通信营、工兵营、骑兵（搜索）营和特务（警卫）营各一个，此外还有汽车连、卫生队、野战医院、文工队等 。

各旅辖直属部队由炮兵营（美造七五山炮十二门）、工兵营、通信兵营、辎重兵营各一营，骑兵连、特务连各一连以及卫生队、野战医院组成。
团级编制方面，除团部外，团直属部队有迫炮连（三个炮排、一个弹药排），配备八二迫击炮六门；战防炮连（炮六门）；还有二三百人的输送连（包括人力和兽力运输）。团部另辖搜索连（基本相当于一个步兵连）、通信连、卫生队（含担架排）。
每个步兵团设有三营九个步兵连，每连除步枪外，配备轻机枪九挺、冲锋枪一二十余支不等、发射筒九具；每营营部有迫炮一排（炮两门）、重机枪一连（三个机枪排加一个弹药排，每机枪排配备两挺马克沁重机枪）、人力输送排（约八十人）。
整编师改为三旅六团制，若在《陆军整编军师编制系统表》编制数基础上酌减三个团并进行调整，一般的整编师人数应在二万三千人左右。而整编第74师的师旅直属部队编制较为庞大，加上后来恢复的后方补充团的五千新兵，因此74师原军官多称该师整编后仍有三万余人。不过，据张灵甫自己的整训报告，整74师离开南京时兵员尚未足额，投入内战后伤亡严重，虽有过补充，但所谓三万余人可能只是纸上编制。到孟良崮战役时，74师在前方的实际兵员仍有相当大的缺额，即便满员，前线兵员也不过二万五千左右。
在整编过程中，张灵甫对兵员的要求极为挑剔。被选中留在整编第74师的士兵均为十八至二十八岁朝气蓬勃的年轻人，对身材、体重有严格标准，还必须具备一定作战经验。连以上军官绝大部分毕业于黄埔军校，个别行伍出身且担任连长十年以上的才勉强得以留用。军医要求是大学本科毕业生或国防部军医署医训班毕业，且需由军医署会同考试院铨叙部考察合格后任命。所以在内战初期，整编第74师的兵员无论身体条件还是战术素质，在国民党军中都堪称超一流水准。
整编第74师的武器是美械装备，这是一般国民党军部队难以企及的。抗战后期，美国通过租借法案向中国提供军事援助。1944年10月底，魏德迈接替史迪威出任中国战区参谋长兼任所有在华美军司令官。与前任史迪威相比，魏德迈和蒋介石的合作关系融洽得多。他向蒋介石建议改组中国军队，成立陆军总司令部和总后方勤务司令部，由美方制定官兵供应标准，编训36个美械师。蒋介石接受了魏德迈的建议，1945年3月，接收美械换装的12个军36个师的番号全部确定，开始大规模美械换装，这便是所谓的美械部队。

74军的3个师理所当然都在换装名单之中。为了打造这支精锐中的王牌军，蒋介石十分舍得投入。
早在抗战期间，74军的各项物资供给便是有求必应。抗战胜利后，完成美械换装的74军（师）实力更是远超寻常，炮兵等重武器以及火箭筒的配置，都大大优于普通部队，火力十分强大 。