Empat tahun berselang, dia menyelesaikan pendidikannya dan dilantik sebagai Letnan II. Tak lama, ia langsung meneruskan pendidikan di Corps Opleiding Voor Reserve Officieren (CORO), Magelang dan Pendidikan Artileri, Malang.
Berbekal ilmu kemiliteran yang telah diperolehnya semasa muda dan pribadinya yang cerdas telah membawanya menjadi seorang intel sekutu di daerah Bali dan Lombok, semasa penjajahan kolonial.
Membentuk TKR
Setelah Indonesia mendeklarasikan kemerdekaanya pada 1945, dia bersama dengan rekan militernya ikut membentuk Tentara Keamanan Rakyat (TKR) Sunda Kecil. Dia diangkat menjadi komandan.
Berbekal rasa tanggung jawab sebagai Komandan TKR, I Gusti Ngurah Rai pergi ke Yogyakarta yang menjadi markas besar TKR untuk berkonsolidasi dengan pimpinan pusat. Saat itu juga, ia dilantik menjadi Komandan Resimen Sunda Kecil berpangkat Letnan Kolonel.
TKR Sunda Kecil di bawah pimpinannya, dengan kekuatan 13,5 kompi ditempatkan tersebar diseluruh kota di Bali, saat itu pasukannya dikenal dengan nama Ciung Wanara.