2005年底，高小燕出任解放軍總醫院第三〇九醫院政委。2009年6月，原為解放軍總醫院（即三〇一醫院）附屬醫院的三〇九醫院整體轉隸總參，高小燕除繼續擔任三〇九醫院政委，同時還是總參管理保障部黨委委員。2012年，高小燕調往鄭州，擔任解放軍信息工程大學副政委、紀委書記，并從大校晉升為少將，成為為數不多的女將軍。據《解放軍文藝》報道，高小燕擔任三〇九醫院政委期間，“干勁沖天，大事忙完一樁又一樁”。文章披露，醫院建設了15棟工作人員宿舍樓，建成的三萬平方米可停靠一千輛車的大型地下車庫，系全國醫院車庫之最。還新蓋干部醫療保健大樓、結核病研究所大樓，改擴建了門急診大樓。圖為高小燕舊照。