W 1951 całą dywizję rozmieszczono w Warszawie: dowództwo, sztab dywizji i 60 bateria dowodzenia – na Cytadeli; 64 pułk artylerii obrony przeciwlotniczej – na Czerniakowie; 86 pułk artylerii obrony przeciwlotniczej – na Bródnie; 87 pułk artylerii obrony przeciwlotniczej – na Służewcu; 94 pułk artylerii obrony przeciwlotniczej – na Bielanach; ponadto w jej skład włączono 142 pułk reflektorów w Skierniewicach.
Podstawowym celem dywizji była i pozostała do końca jej istnienia wyłącznie bezpośrednia obrona Warszawy przed atakiem z powietrza.
Zarządzeniem Szefa Sztabu Generalnego nr 0016/Org. z 11 grudnia 1959, na bazie 87 i 94 pułku artylerii OPL oraz 60 baterii dowodzenia rozpoczęto formowanie pierwszych w Polsce czterech dywizjonów rakietowych i jednego dywizjonu technicznego, wyposażonych w przeciwlotnicze zestawy rakietowe S-75 Dźwina.
W czerwcu 1960 powstały: 1 dt OP (JW 1450) m. Książenice – dowódca mjr Jan Zdziech; 2 dr OP (JW 1032) m. Palmiry – dowódca kpt. Zenon Kędzierski; 3 dr OP (JW 1140) m. Nadarzyn – dowódca mjr Dionizy Słotwiński.
W październiku 1960 2 dr i 1 dt odbywają, jako pierwsze jednostki w historii Wojsk Rakietowych WOPL OK, strzelania bojowe na poligonie w Aszułuku w ZSRR.