解放戰爭時期，中國人民解放軍的主力部隊之一。是由抗日戰爭時期的陝甘寧晉綏聯防軍的主力部隊逐步發展起來的。
1945年8月，為適應抗日戰爭轉入大反攻的需要，晉綏野戰軍（轄第358旅、獨立第1、第2、第3旅）和晉綏軍區（轄呂梁、雁門、綏蒙3個軍區）從陝甘寧晉綏聯防軍建制內調出，直屬中共中央軍委領導，由陝甘寧晉綏聯防軍司令員賀龍、晉綏軍區政治委員李井泉統一指揮，向日偽軍展開大反攻。駐陝甘寧解放區的教導第1、第2旅，警備第1、第第3旅，新編第4旅，第385旅等部仍沿用陜甘寧晉綏聯防軍的番號，由王世泰任代司令員。1945年10月25日，國民黨軍晉陜綏邊區總部新編第11旅旅部和1個團起義，編入聯防軍序列。1946年4月，聯防軍進行整編，第385旅與警備第3旅合編為警備第3旅，教導第1旅與教導第2旅合編為教導旅，加上警備第1旅，新編第4、第11旅共5個旅。整編後部隊進行瞭形勢任務教育和戰術、技術訓練，並勝利地擊退瞭國民黨軍的多次進犯。
1946年9月，從中原突圍的第359旅回到陜甘寧解放區，後來轉歸晉綏軍區建制。
1946年11月，晉綏野戰軍番號取消，所屬部隊組成晉綏軍區第1、第2、第3縱隊，並將第1縱隊調駐陜甘寧邊區。為瞭準備迎擊國民黨軍的大舉進攻，1947年2月10日，中共中央軍委決定以第1縱隊及新編第4旅，教導旅，警備第1、第3旅組成陜甘寧野戰集團軍，向隴東出擊，以調動準備進攻延安之敵。3月13日，國民黨軍以34個旅的兵力對陜甘寧解放區發動進攻，其中，西安“綏靖公署”主任胡宗南所部15個旅從南線直攻延安。3月16日，中共中央軍委決定，所有駐陜甘寧解放區的野戰部隊和地方武裝，統歸中共中央軍委副主席彭德懷和中共中央西北局書記習仲勛指揮。3月19日，西北野戰部隊勝利完成瞭掩護中共中央和人民解放軍總部撤出延安的任務。接著，於3月25日至5月4日，以2萬餘人的兵力，在糧食、彈藥極其困難的條件下連續進行瞭青化砭、羊馬河、蟠龍3次戰役(見彩圖)，殲滅國民黨軍3個旅及地方團隊一部共1.4萬餘人。經過這3次戰役初步穩定瞭西北戰局。
1947年4月，蟠龍戰役中人民解放軍攻占陜西集玉峁國民黨軍陣地
1947年7月，中共中央軍委決定西北的野戰部隊正式定名為人民解放軍西北野戰軍，彭德懷為司令員兼政治委員，習仲勛為副政治委員，張文舟為參謀長，徐立清為政治部主任，並組成中共西北野戰軍前線委員會，彭德懷為書記。同時，決定晉綏軍區再度劃歸陜甘寧晉綏聯防軍領導，由賀龍任聯防軍司令員，習仲勛任政治委員，統一領導陜甘寧和晉綏兩解放區的地方武裝。8月6日，西北野戰軍發起榆林戰役，調動瞭國民黨軍胡宗南集團10個旅北上增援，策應瞭晉冀魯豫野戰軍陳(賡)謝（富治）集團南渡黃河、挺進豫西的作戰行動。隨後，西北野戰軍適時轉移兵力，在沙傢店一舉殲滅胡宗南集團的精銳部隊整編第36師主力，扭轉瞭西北的戰局，並開始由防禦轉入反攻。9月20日，由警備第1、第3旅，騎兵第6師組成西北野戰軍第4縱隊。10月11日，由教導旅、新編第4旅組成西北野戰軍第6縱隊。至此，西北野戰軍已發展到5個縱隊和1個直屬山炮營共7.5萬人。1947年冬至1948年春，西北野戰軍進行瞭以“訴苦”（訴舊社會和反動派所給予勞動人民之苦）和“三查”（查階級、查工作、查鬥志）為主要內容的新式整軍運動，並在此基礎上開展瞭群眾性大練兵，對提高部隊的政治覺悟和戰術、技術水平起瞭重大作用。1948年2月24日至3月3日，進行瞭宜川戰役，殲滅整編第29軍2個整編師5個旅共2.9萬餘人，這是西北野戰軍挺進外線作戰的第一個大勝利，也是新式整軍的偉大成果。接著，西北野戰軍主力挺進西府、隴東，攻占國民黨軍在陜西的重要補給基地寶雞，並於4月22日收復革命聖地延安。1948年7月，以呂梁軍區的兩個旅組成西北野戰軍第7縱隊，仍留山西作戰。
西北野戰軍部隊開赴前線
西北野戰軍司令員兼政治委員彭德懷（右一）與甘泗淇（右二）、趙壽山（左二）、張宗遜（左一）在一起研究作戰方案
1948年秋冬，為配合人民解放軍東北、華東、中原野戰軍及華北軍區主力同國民黨軍舉行戰略決戰，西北野戰軍於8月8日至11月28日，相繼進行瞭澄郃、荔北戰役和冬季攻勢，殲滅國民黨軍1個軍部、3個師部和9個團，擴大和鞏固瞭解放區。
1949年2月，遵照中共中央軍委1月15日的命令，西北野戰軍改稱中國人民解放軍第一野戰軍，彭德懷任司令員兼政治委員，張宗遜、趙壽山任副司令員，閻揆要任參謀長，甘泗淇任政治部主任。所屬各縱隊依次改編為第1、第2、第3、第4、第6、第7軍，共11.6萬餘人。第7軍繼續留山西作戰。為加速西北解放戰爭的進程，1949年4月，中共中央軍委決定將中國人民解放軍第18兵團（司令員兼政治委員周士第，轄第60、第61、第62軍）、第19兵團（司令員楊得志、政治委員李志民，轄第63、第64、第65軍）撥歸第一野戰軍建制。6月，第一野戰軍原屬6個軍組成第1、第2兩個兵團：第1兵團，司令員兼政治委員王震，轄第1、第2、第7軍；第2兵團，司令員許光達、政治委員王世泰，轄第3、第4、第6軍。這時，第一野戰軍共有34.4萬餘人。
1949年，第一野戰軍遵照中國人民革命軍事委員會主席毛澤東和中國人民解放軍總司令朱德發佈的向全國進軍的命令，在取得春季攻勢與陜中戰役勝利、解放西安後，於7月開始向西北國民黨統治區深遠後方進軍，至9月，先後發起扶郿、蘭州、寧夏、河西戰役，給予胡宗南集團以沉重打擊，全部殲滅國民黨西北軍政長官公署長官馬步芳和副長官馬鴻逵所部，解放瞭陜西、甘肅、寧夏、青海四省。1949年9月25日、26日，國民黨新疆警備總司令陶峙嶽和新疆省政府主席鮑爾漢通電起義。至此，西北五省全部解放。10月，第1兵團部率第2、第6軍進軍新疆。之後，第一野戰軍即轉入清剿殘匪，屯墾戍邊。新疆國民黨軍起義部隊改編為中國人民解放軍第22兵團，陶峙嶽任司令員，王震任政治委員，轄第9軍及騎兵第7、第8師。長期堅持新疆革命鬥爭的民族軍改編為中國人民解放軍第5軍，均隸屬第一野戰軍建制。11月，第18兵團進軍四川，後歸西南軍區建制。1949年11月30日，第一野戰軍與西北軍區合並，第19兵團兼陜西軍區，第2兵團兼甘肅軍區。根據中共中央1950年4月決定，第一野戰軍和兵團番號撤銷，所屬部隊歸西北軍區建制。以後，軍區以一部兵力參加瞭進軍西藏。
第一野戰軍在極其困難的條件下，在西北地區廣大人民的積極支援下，經過兩年半的艱苦卓絕的戰鬥，共殲滅國民黨軍51萬餘人，解放瞭西北全境。與此同時，以一部兵力配合第二野戰軍解放瞭西南全境，為中國人民解放事業作出瞭巨大貢獻。在戰爭中，第一野戰軍指戰員犧牲1.8萬餘人，其中團以上幹部50人，湧現出劉四虎、王福等一大批戰鬥英雄和模范人物。