1960年10月，
中国人民解放军兰州军区发布命令，将兰州市人民武装部改编为甘肃省兰州军分区(正师级建制)，隶属于兰州军区，并接受中共兰州市委领导。同年11月，成立中共兰州军分区委员会。军分区机关设司令部、政治部、后勤处。次年，城关、七里河、西固、安宁、红古、永登6区人民武装部列入中国人民解放军序列，为正团级建制，隶属于兰州军分区，同时受各区区委领导。
1962年7月1日，兰州军区颁发军分区编制表。兰州军分区机关设司令部、政治部、后勤处。1963年10月23日，国务院撤销白银市，设立白银区，划归兰州市，永登县划出兰州市，归武威专区。根据地方行政区划的变动，白银区人民武装部转归兰州军分区领导，永登县人民武装部转归
中国人民解放军甘肃省武威军分区领导。到1966年5月，兰州军分区下辖城关、七里河、西固、安宁、白银、红古6区人民武装部。
1970年1月，奉上级命令，兰州军分区改称甘肃省兰州警备区，甘肃省军区司令部将其管辖的兰州市城市警备工作交兰州警备区负责。警备区机关，设司令部、政治部、后勤部，编制80人。下辖城关、七里河、西固、安宁、白银、红古6区人民武装部。同年4月，永登、榆中、皋兰3县人民武装部改归兰州警备区领导；兰铁分局、五O四厂、红星厂武装部，也归警备区领导。1976年6月9日，根据总参谋部和兰州军区颁发的编制，兰州警备区司令部警备科改称作训科，军务动员科分编为军务科和动员科，新编招待所；政治部增编干部科、群联科；后勤部编设财务科、军械科、卫生科、仓库、军械修理所，撤销卫生所。各县、区人民武装部统一编设组训、政工、后勤科。新编制从当年7月1日起施行。1981年8月1日，警备区机关科室撤销，司令部设作训，军务动员、管理3个办公室；政治部设组织、宣传2个办公室；后勤部设供应、军械2个办公室，分管各项业务。1982年4月州军区的编制。司令部设作训科、通信科、军务动员科、管理科、人防科；政治部设组织科、干部科、宣传科；后勤部设供应科、军械科、卫生科。
1983年4月1日，根据上级命令，兰州警备区复改称甘肃省兰州军分区机关设司令部、政治部、后勤部。司令部设作训科、军务动员科、管理科；政治部设组织科、干部科、宣传科；后勤部设供应科、军械科、卫生科。同年3月，国营五O四厂、兰铁分局、红星厂的民兵、预备役工作，交由所在县、区人民武装部领导。1986年3月，根据兰州军区命令，军分区机关撤销科的编制。1985年8月，白银区人民武装部交白银军分区领导。