解放戰爭時期，中國人民解放軍建立的一級軍區之一，是東北地區最高軍事領導機關。
抗日戰爭勝利前後，奉命陸續挺進東北的八路軍、新四軍各一部和東北人民自衛軍，組成東北人民自治軍。1946年1月，改稱東北民主聯軍，林彪任總司令，彭真任政治委員，轄東滿、西滿、南滿、北滿4個軍區。1948年1月，東北民主聯軍改稱東北人民解放軍，民主聯軍總部改為東北軍區兼東北野戰軍領導機關，林彪任司令員兼政治委員，羅榮桓任第一副政治委員，高崗任第一副副司令員兼副政治委員，呂正操、周保中、蕭勁光任副司令員、陳雲、李富春任副政治委員，劉亞樓、伍修權任參謀長，譚政任政治部主任，轄合江、龍江、嫩江、松江、牡丹江、吉林、遼吉、遼東、冀察熱遼、內蒙軍區和12個縱隊。同年8月，組成東北野戰軍司令部，與東北軍區機關分開。11月下旬，林彪、羅榮桓率東北野戰軍入關作戰。12月，東北軍區經過整編，轄遼北、遼寧、安東、熱河、錦州、內蒙軍區和松江、合江、龍江、嫩江、吉林省軍事部等。1949年4月，高崗任司令員兼政治委員、李富春任副政治委員，伍修權任參謀長，周桓任政治部主任。抗美援朝期間，高崗仍任司令員兼政治委員，賀晉年任副司令員兼參謀長，李富春、張秀山任副政治委員，周桓任副政治委員兼政治部主任。1954年2月，鄧華任第一副司令員、代理司令員。1955年2月11日，中華人民共和國國務院決定將東北軍區改為沈陽軍區。東北軍區為解放全東北、支援全國人民解放戰爭和抗美援朝作戰，作出瞭巨大貢獻。