1955年5月1日,根据中华人民共和国国务院2月11日关于全国军区重新划分的决定,以湖北军区为基础,成立武汉军区兼湖北军区,陈再道任司令员,王任重任政治委员,负责统一领导指挥河南、湖北两省军区和驻该两省境内的陆军、空军、防空军、公安军。军区机关驻武汉市。7月,组建武汉军区公安军司令部,撤销湖北、河南两省和武汉市的公安总队番号。1956年4月29日,总参谋部命令将武汉军区公安军司令部扩编后兼湖北省军区。同年8月1日起,武汉军区免兼湖北省军区。1957年2月,撤销武汉军区公安军司令部番号,其所属湖北、河南两省的公安内卫团进行缩编。1960年4月,汉口高级步兵学校、信阳步兵学校划归武汉军区建制。1961年5月,军区司令部炮兵处扩编为军区炮兵,下设司令部。1963年1月,成立武汉军区卫生学校。1966年6月,以河南省军区8个独立营为基础扩编为河南省军区独立师。9月,将湖北、河南两省公安内卫部队分别整编为湖北省军区独立师、河南省军区独立第2师。1967年8月,军区司令部工程兵部扩编为军区工程兵。1968年7月和1969年8月,先后撤销信阳步兵学校、汉口高级步兵学校。1974年2月,成立武汉军区军政干部学校(后改称武汉军区步兵学校,信阳陆军学院)。3月,成立武汉军区军医学校。1976年4月,军区工程兵缩编为军区司令部工程兵部。1978年10月,军区司令部装甲兵部扩编为军区装甲兵。1982年12月,军区炮兵、装甲兵分别缩编为军区司令部炮兵部、装甲兵部。1985年6月,遵照中央军委关于合并整编大军区的命令,撤销武汉军区,分别与济南军区、广州军区合并。