从联邦德国回国之后，熊光楷进入解放军军事学院学习。1982年底任总参谋部情报部副处长，1984年12月任总参谋部情报部副部长。1987年6月，熊光楷在《国防现代化》刊物上发表了题为《和平时期世界主要强权的国防发展战略及政策》，展现了他的深刻的战略眼光，引起广泛注意。1988年8月熊光楷任总参谋部情报部部长。1988年9月被授予少将军衔。1992年11月任人民解放军总参谋长助理。1994年7月晋升为中将军衔。1996年1月任副总参谋长。2000年授予上将军衔。他是中国共产党第十四届、第十五届、第十六届中央候补委员。2004年，清华大学出版社出版了熊光楷的重要著作《国际形势与安全战略》。按照中国人民解放军规定，副总参谋长属大军区正职级别，退役年限为65岁，熊光楷应在2004年年满65岁时退役。由于工作需要，他延长了一年，在2005年12月66岁时才退役——他担任中国人民解放军副总参谋长近10年。
熊光楷是一员儒将。他从1997年起兼任中国国际战略学会会长。美国评论界曾称：“对美国人来说，熊光楷是对美国军情最有发言权的人，没有什么不在这个从事军情分析40多年的中国谋略家的掌控之中——像这样一个在中国军界具有举足轻重地位的将军，对中国军事政策方针的影响力也是十分巨大的。”美国官员则称赞熊光楷是一个“灵活的人”，“非常专业，精力充沛，说话不拖泥带水，而且总希望能控制场面”。
大约出自教授之家、书香门第的缘故，熊光楷勤于读书，家藏万卷书。他曾说：“读书之后再藏书，用书筑起黄金屋，胸中就有百万兵。”收藏签名本、收藏签名封，是他的业余雅兴。他非常看重1994年90岁的邓小平的签名本。那是因为邓小平女儿毛毛写《我的父亲邓小平》一书的时候，熊光楷帮助收集了一些邓小平在国外的资料。毛毛为了感谢他，送了一本邓小平签名盖章的书给他。《美国新闻与世界报道》主编莫特梅·朱可曼曾赠送给熊光楷将军一本国务卿鲍威尔著作《我的美国之路》，并在扉页上写道：“写作这本书的人是位将军，但心灵深处是个政治家。得到这本书的您是一位将军，但心灵深处是个教授。”熊光楷认为：“这个评价，无论对鲍威尔，还是对我，都是比较准确的。”(www.xing528.com)
熊光楷退役之后，和夫人寿瑞莉举办了“我们的队伍向太阳——庆祝建军85周年熊光楷、寿瑞莉珍藏签名封展”，同时展出珍藏的毛泽东、邓小平、江泽民、胡锦涛、老舍、茅盾、巴金、胡志明、尼克松、普京、金正日、萨马兰奇、基辛格和霍金等60余本签名盖章书。熊光楷说，古人写信，见字如晤，古人掌军，见印如令，藏书、记事、忆人，于自己是一种修身养性的方式。正因为这样，他撰写了“藏书·记事·忆人”系列丛书，其中的《印章专辑》、《书画专辑》、《签名封专辑》，已经陆续出版。
这一回，面对电影界人士，他还透露，他收藏了大批电影说明书以及电影海报。熊光楷说，周恩来总理也喜欢收集电影、戏剧说明书，据说有1000份之多，而他收藏的电影、戏剧说明书只有900多份——少于周恩来总理。寿瑞莉告诉我，熊光楷在退役之后，经常跟她一起去看戏、看话剧，他对文化有着浓厚的兴趣和不俗的修养。
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