1949年6月在
西安市成立，隶属于陕南军区。8月，军分区领导机关随同中共汉中地委和汉中行署迁至宝鸡县黄家崖进行接管汉中的准备工作，军分区机关于12月9日进驻汉中城。机关编设司令部、政治部、供给部、卫生部，部下设科。1949年12月，陕南军区独立第三团改为独立第十五团归汉中军分区建制。
1950年4月，在全面开展的剿匪反霸斗争中，为了加强统一指挥，根据陕南军区命令，汉中军分区与第十九军之五十七师合并称五十七师兼汉中军分区，隶属于陕南军区。下辖第一六九团、一七○团、一七一团、独立第十五团、暂编大队、训练队和11仑县大队。12月，五十七师兼汉中军分区隶属于陕西军区。1951年3月，所辖南郑市(今汉中市)、南郑县、城固县、洋县、佛坪县、西乡县、镇巴县、褒城县、勉县、宁强县、凤县、留坝县、略阳县和黎坪中心区成立了人民武装部。8月，军分区奉命组建了1个志愿军辎重团入朝参战。11月，独立第十五团撤销。
1952年7月1日，五十七师不再兼汉中军分区，机关撤销了部的编制，设6个科。1954年6月，所辖各县(市、区)人武部改称兵役局。11月，专署公安大队、直属队和县、市、区公安队划归军分区。1955年7月，专、县公安大队、公安队交由地方管理。1958年9月，县(市、区)兵役局改为人民武装部。11月，撤销了南郑县、留坝县、佛坪县和黎坪区人武部，时辖汉中市、勉县、凤县、洋县、镇巴县、宁强县、略阳县、城固县、西乡县人武部。1959年6月，军分区增设司令部、政治部。1961年9月，恢复了南郑县、留坝县、佛坪县人武部建制，凤县人武部划归宝鸡军分区序列。1961年12月，军分区增设后勤处。1966年6月，专区公安大队及其所属分队改为人民解放军后划入军分区序列。1971年1月，军分区后勤处改为后勤部。1981年5月，部队进行整编，撤销科的编制。1982年4月，又恢复科的编制。1985年9月，军分区机关撤销科的编制。1986年6月，军分区所辖之汉中市、南郑县、城固县、西乡县、洋县、勉县、镇巴县、宁强县、略阳县、佛坪县、留坝县人民武装部交由地方建制。