1949年8月组建，由第2兵团兼。司令员许光达、政治委员张德生、王世泰；副司令员徐国珍、任谦、周祥初，参谋长侯世奎、张文舟，政治部主任王再兴、朱明，副参谋长侯世奎。隶属西北军区。

1950年9月1日，第2兵团部调北京，改编为中国人民解放军装甲兵领导机关。另组建甘肃军区兼兰州警备司令部，司令员王世泰，政治委员张德生，副司令员周祥初，副政治委员王再兴，参谋长侯世奎。尔后，对部分军分区进行了调整。撤销张掖军分区，增设海固军分区，另将岷县军分区改为甘南军分区，会宁军分区改为定西军分区。1954年3月，又将平凉、庆阳、武威、定西军分区改为专区兵役局。1955年5月，甘肃军区撤销。各军分区归兰州军区直辖。

2016年2月1日，中国人民解放军战区成立大会在北京举行，习近平向各战区授予军旗发布训令，正式建立中国人民解放军战区。原大军区体制终结，战区制正式启动，兰州军区裁撤，改为西部战区，西部战区下辖领导和指挥四川、甘肃、青海、宁夏、新疆、西藏、重庆等7个省市的所属武装力量，战区机关驻成都，陆军机关驻兰州。现任西部战区司令员赵宗岐、政治委员吴社洲。