林、黑龙江、热河省军区和防空军、公安军、炮兵、装甲兵、工程兵及陆军军等部队，军区机关驻沈阳市。1955年11月，热河省军区随热河省撤销。1985年7月，中央军委决定将11个大军区调整为7个大军区，其中沈阳军区仍保持原建制不变。2016年在深化国防和军队改革中撤销。1955年4月，沈阳军区领导机关设司令部、政治部、干部部、后方勤务部等。后经多次整编，到1958年10月，沈阳军区机关设司令部、政治部、后勤部。此后机关三大部体制沿袭至1997年。
编制.1998年，各大军区成立