抗日战争胜利后，中央军委为适应形势的需要，于1945年10月30日将
新四军第5师、
八路军河南军区部队、
冀鲁豫军区部队一部与自湘粤边北返的八路军南下支队（第
359旅主力）组成中原军区，
李先念任司令员，
郑位三任政治委员，
王树声任副司令员，
王震任副司令员兼参谋长，
王首道任副政治委员兼政治部主任（后
任质斌任副政治委员），
朱早观任副参谋长，
刘型任政治部副主任。下辖
河南军区（司令员
韩东山，政治委员
刘子久）、江汉军区（司令员
贺炳炎，政治委员
郑绍文）、鄂东军区（司令员
张体学，政治委员
聂洪钧）和第1纵队（司令员由王树声兼，政治委员
戴季英）、第2纵队（司令员文建武，政治委员任质斌）。中原军区在以河南省
桐柏山、湖北省
大洪山、
大悟山为中心的地域内，坚持与国民党的军事进攻和经济封锁进行斗争。
1946年6月下旬，国民党发动全面内战，调集30万人的兵力围攻中原军区部队。为保存力量，中原军区以一部兵力向东佯动，领导机关率主力部队向西突围。向东佯动的部队到达苏皖解放区后，列入
华中军区序列；向西突围的部队，分别在鄂西北和鄂豫陕边界地区创建游击根据地，并成立了鄂西北、鄂豫陕军区，坚持游击战。此后，第359旅返回
陕甘宁解放区，其余部队大部陆续转到晋东南解放区，列入
晋冀鲁豫军区建制。至此，中原军区实际上不再存在。
1946年12月，以
水东军分区等为基础组建
豫皖苏军区。1947年5月4日，中央指示：刘邓军十万立即开始休整，巳东以前完毕，巳东后独力经冀鲁豫出中原，以
豫皖苏边区及
冀鲁豫边区为根据地，以长江以北，黄河以南，潼关、南阳之线以东，津浦路以西为机动地区，或打郑汉，或打汴徐，或打伏牛山，或打大别山，均可因时制宜，往来机动，并与陈粟密切配合行动，凡有共同作战之处陈粟军受刘邓指挥。
1947年7～9月，中国人民解放军
晋冀鲁豫野战军主力、陈（赓）谢（富治）集团和
华东野战军主力转入外线作战，分别向大别山地区、豫西地区和豫皖苏边区进军，
经略中原。至1948年3月，歼灭国民党军20余万人，在
中原地区开辟了有3000万人口和20余万平方千米地区的
中原解放区。
根据中共中央政治局会议提出的任务和要求，中央军委于1948年11月1日发出《关于统一全军组织及部队番号的规定》，规定地方部队的建制属于军区系统。军区分四级。与中央局同级并受其领导者为第一级军区（即
大军区），有五个，以地名区分，即中国人民解放军
西北军区、中原军区、
华东军区、
东北军区、
华北军区。