沈阳军区的前身是东北军区。
1955年2月，国务院、中央军委正式决定将东北大军区进行扩编，并按城市的名字命名为沈阳军区。
80年代后，实行了几次军队体制改革和精简整编。
1985年6月，中央军委决定将11个大军区合并为沈阳、北京、济南、南京、广州、成都、兰州七大军区。沈阳大军区未作调整。其管辖的范围也没有改变。
2016年2月，大军区体制终结，战区将正式运转，各大军区部队进行了高度合成，成立五大战区，原沈阳军区番号撤销。[1]
主要防区为辽宁、吉林、黑龙江与内蒙古东部四省一区。
在保卫和建设社会主义事业中，沈阳军区部队涌现出一批先进单位和雷锋、刘英俊等英雄模范人物。
中央军委或国防部授予荣誉称号的有：“雷锋班”、“学习毛主席著作的模范红九连”、“神枪手四连”、“唐山抗震救灾模范连”、“抗洪救灾先锋连”、“大兴安岭孙征民扑火英雄营”、“英雄侦察连”、“卫国英雄连”和“爱民模范”金遗华，战斗英雄孙玉国、杜永春、华玉杰、周登国、冷鹏飞、杨林、陈绍光、王庆容柴金良、于庆阳，“雷锋式的战士”刘柏林，“无私奉献的模范指导员”等。
历任司令员
邓华上将：1927年参加革命，1954年2月至1955年3月任沈阳军区代理司令；1955年3月至1959年9月任沈阳军区司令员，1955年被授予上将军衔。
陈锡联上将：1929年参加红军，1959年10月至1973年12月任沈阳军区司令员，1955年被授予上将军衔。
李德生上将；1930年参加红军，1973年12月至1985年6月任沈阳军区司令员，1955年被授予少将军衔，1988年授予上将军衔。
刘精松上将：1951年参加解放军，1985年6月至1992年11月任沈阳军区司令员，1988年被授予中将军衔，1994年晋升上将。
王克上将：1947年参加革命，1992年11月至1995年9月任沈阳军区司令员，1988年授予中将军衔，1994年晋升上将。
李新良上将：1953年参加解放军，1995年9月至1997年11月任沈阳军区司令员，1988年授予少将军衔，1993年晋升中将，1998年晋升上将。
梁光烈上将：1958年参加解放军，1997年11月至1999年12月任沈阳军区司令员，1988年被授予少将军衔，1996年晋升中将。