Po wojnie pozostał w służbie wojskowej. W 1946 odbył w USA przeszkolenie na samoloty odrzutowe, początkowo na P-80 Shooting Star. Należał w tym okresie do pierwszego zespołu akrobatycznego amerykańskich sił powietrznych i brał udział w zawodach lotniczych, zajmując drugie miejsce w wyścigu Thompson Trophy Race w Cleveland. Wziął udział w pierwszym transkontynentalnym przelocie grupowym nad USA w czerwcu 1946, z Kalifornii do Waszyngtonu i z powrotem. W październiku 1948 w ramach wymiany kadr został dowódcą brytyjskiego 1 Dywizjonu RAF w Tangmere, latającego na myśliwcach Gloster Meteor. W latach 50. i 60. dowodził różnymi jednostkami amerykańskimi w bazach w USA, Wielkiej Brytanii, RFN i Libii. W 1963 ukończył wyższą szkołę wojenną National War College.
thumb|left|Pułkownik Robin Olds w okresie wojny w Wietnamie thumb|Robin Olds przy swoim F-4C Phantom „Scat XXVII” (1966–1967) We wrześniu 1966 w stopniu pułkownika objął dowództwo amerykańskiego 8 Taktycznego Skrzydła Myśliwskiego (8. Tactical Fighter Wing), stacjonującego w Ubon w Tajlandii, walczącego podczas wojny wietnamskiej. Od października 1966 do września 1967 odbył 152 loty bojowe, z tego 105 nad Wietnamem Północnym.