После войны
26 ноября 1945 года его кандидатура была утверждена Сенатом США на должность «Начальник Военно-Морских Операций» (англ. Chief of Naval Operations), и 15 декабря того же года он вступил в должность переняв её отадмирала флота Эрнеста Д. Кинга. Он заверил президента, что он готов оставаться на этой должности на протяжении двух лет, но не более этого. Он решил сложную задачу по массовому сокращению самых мощных военно-морских сил в мире, одновременно создавая и контролируя новые активные и резервные подразделения, которые бы имели средства и готовность для поддержки национальной политики.
14 марта 1950 года в Совете Безопасности Организации Объединённых Наций, «Резолюцией 80», правительства Индии и Пакистана, согласились чтобы он провёл плебисцит, который определил бы судьбу Джамму и Кашмира.
Во время послевоенного трибунала над немецким Гросс-адмиралом Карлом Дёницем в Нюрнберге, адмирал Нимиц подал заявление в поддержку «неограниченной подводной войны», практики, которую он сам применял в протяжении всей войны на Тихом океане.
Существует широкое мнение, что благодаря этому доказательству, Дёниц был приговорён лишь к десяти годам тюремного заключения.
Не-войсковая служба адмиралом флота
15 декабря 1947 года, он вышел в отставку — однако, поскольку звание адмирала флота является пожизненным, он считался на действительной службе до конца жизни, с полным сохранением денежной платы и всех льгот. Он и его жена Кэтрин переехали в Беркли, штат Калифорния. После несчастного случая, когда он сильно упал в 1964 году, они переехали в Военно-Морские казармы на острове Йерба Буэна в заливе Сан-Франциско.
В Сан-Франциско он служил на церемониальном посту как «специальный помощник министра военно-морских сил на западном побережье» (англ. Special Assistant to the Secretary of the Navy in the Western Sea Frontier). После Второй мировой войны он работал, чтобы восстановить хорошие отношения с Японией, помогая собирать средства для восстановления корабля японских императорских военно-морских сил «Микаса» — флагман адмирала Хэйхатиро Того во время Цусимского сражения в 1905 году. Его кандидатура была предложена в качестве посланника Организации Объединённых Наций для урегулировании разногласий в Кашмире, но из-за ухудшения отношений между Индией и Пакистаном, эта миссия не состоялась.
Нимиц служил регентом Калифорнийского университета с 1948 по 1956 годы, где он до этого преподавал военно-морскую науку для кафедры офицеров резерва учебного корпуса флота. Калифорнийский университет провёл почётную церемонию в его честь 17 октября 1964 года, в День Нимица.
У Нимица и его жены было четверо детей: Кэтрин Вэнс (англ. Catherine Vance) (род. 1914), Честер младшиий (англ. Chester W. Nimitz, Jr) (1915—2002), Анна (англ. Anna) (1919—2003) и Мэри (англ. Mary) (1931—2006). Честер В. Нимиц младший, окончив Военно-Морскую академию США в 1936 году, служил подводником до выхода на пенсию в 1957 году, достигнув (после отставки) звания контр-адмирала; он занимал пост председателя компании ПеркинЕлмер (англ. PerkinElmer) с 1969 по 1980 годы. Анна Элизабет («Нанси») Нимиц (англ. Anna Elizabeth ("Nancy") Nimitz) была экспертом по советской экономике в корпорации РАНД (англ. RAND Corporation) с 1952 года до выхода на пенсию в 80-е годы. Сестра Мэри Аквинская (Нимиц) (англ. Sister Mary Aquinas (Nimitz)) стала монахиней Ордена Проповедников (Доминиканцев), она преподавала биологию в течение 16 лет в Доминиканском калифорнийском университете (англ. Dominican University of California), занимала должность научного декана в протяжении 11 лет, временно исполняла обязанности президента в течение 1 года, и была вице-президентом Научных Исследований в течение 13 лет, прежде чем стать координатором университета по готовности к чрезвычайным ситуациям. Она состояла в этой должности до своей смерти 27 февраля 2006 года, когда она проиграла борьбу с раком.
Нимиц перенёс инсульт, осложнённый пневмонией, в конце 1965 года. В январе 1966 года он покинул госпиталь ВМС (Оук Нолл) в Окленде, чтобы вернуться домой. Он скончался вечером 20 февраля 1966 года. Место смерти: казарма номер Один на острове Йерба-Буэна в заливе Сан-Франциско. Он был похоронен на Национальном кладбище Голден-Гэйт (англ. Golden Gate National Cemetery) в Сан-Бруно (англ. San Bruno), Калифорния, 24 февраля 1966 года.