中国人民解放军四川省绵阳军分区成立于1950年1月，时隶属川西军区建制，1952年9月改隶属四川军区建制，现隶属
西部战区四川省军区建制，级别为
正师级，是绵阳市的军事领导指挥机关，同时是
中国共产党绵阳市委员会的军事工作部门和
绵阳市人民政府的
兵役工作机构，受四川省军区和中共绵阳市委员会、绵阳市人民政府
双重领导。
绵阳军分区成立于1950年1月12日，时隶属
中国人民解放军川西军区建制。1952年9月1日
川西行署区撤销并入恢复设置的四川省后，
绵阳专区（1970年改称
绵阳地区）由原川北行署区改归四川省管辖，原川西行署区对应的川西军区亦并入四川军区，绵阳军分区改隶属四川军区建制（后几经变革于1969年1月改称
四川省军区至今）。1953年3月，广元军分区因广元专区并入绵阳专区而撤销并入绵阳军分区。1955年4月14日，四川军区改为
成都军区兼四川省军区，1955年5月至1969年9月期间，成都军区兼行四川军区职能，绵阳军分区改由成都军区直辖。1958年10月，遂宁军分区因
遂宁专区并入绵阳专区而撤销并入绵阳军分区。
1985年2月8日撤销
绵阳地区设立省辖地级
绵阳市、
广元市和
遂宁市后，广元军分区和遂宁军分区重新成立，绵阳军分区辖区范围由原绵阳地区调整为地级绵阳市。同年，根据
中共中央、国务院、中央军事委员会通知，县（市、区）
人民武装部由军队建制改归地方建制，绵阳市各县（市、区）人民武装部改由绵阳市各县（市、区）党委和绵阳军分区
双重领导。