时任总参谋长的粟裕，受命主持此次军区体制改革。在军委扩大会议上，粟裕作了《关于全国军区划分的几个初步方案》的发言，共提出六种军区划分的方案。其中第一种方案——在海陆边防划分六个军区——东北、华北、山东、东南、华南、云贵，为准备战区，属于集团军(实际提升为方面军级);在内地划分8个军区——川康、西藏、新疆、甘青、陕西、河南、湖北、内蒙古，为战略储备区，属于军级(实际提升为集团军级)——获得多数认可。在对内地军区适当合并后，最终形成了上述12个军区的划分。

如此划分军区，与中国决定加入冷战苏联阵营，直面原子弹威胁，有很大关系。1954年9月，彭德怀率高级军事代表团访问苏联，亲身参观、体验了原子弹爆炸的威力。1954年底，苏联筹组“华沙条约集团”，张闻天代表中国参加会议，发表声明支持会议的一切决定。1955年1月，毛泽东亲自主持中央书记处扩大会议，决定向核国家进军。同月，芬兰大使履新，向毛泽东描述美国氢弹的巨大威力，毛泽东强硬回应：“如果再来一次战争，就算中国一国伤亡到第二次世界大战的全部死伤人数，那我们还有五亿多人。美国想用恐怖吓倒我们，但是吓不倒我们。”2月，粟裕在军委扩大会议上，如此解释此次军区划分：“鉴于现代科学技术的发展和在今后战争中可能广泛使用原子武器，当帝国主义者决定发动战争时，可能利用其所谓‘原子优势’采取不宣而战，对我进行闪击。为了应付敌人的突然袭击和今后更复杂的战争情况，……须以敌人兵力及其可能进攻的方向、地形条件、交通状况以及我军的战略意图、作战方向和今后战争可能发展的趋势，作为军区划分的主要依据。”

另一个值得关注的现象是，此次改革之后，各大军区的司令员和政治委员的年龄，几乎全部集中在40-50岁之间;“少壮派”将领被推上了第一线。

“十二大军区体制”一直持续到1985年，期间略有变化。1956年，为加强对台斗争，增设福州军区。1967年，鉴于中苏关系严重恶化，为防备苏联，内蒙古军区被降为省军区，划入北京军区。1969年，为便于对西南边防的资源支持，西藏军区被降为省军区，划入成都军区。特别值得一提的是：1973年，因林彪之死，毛泽东亲自主持了一场“八大军区司令员对调”——“文革”期间，军队以“三支两军”的名义介入地方，几乎所有省、市、自治区“革委会”主任和党委书记，都由各大区司令员、省军区司令员兼任，可谓“军政合一”。八大军区司令员对调后，“不再兼省委书记”、也不再兼任“革委会”主任，使地方得以再次军、政分离。

七大军区体制(1985年-?)

1985年5月，中国政府决定裁军100万。1985年7月，中央军委决定将11大军区调整为7大军区，即：北京军区、沈阳军区、兰州军区、济南军区、南京军区、广州军区、成都军区。

此次改革，既有军区本身的原因，如“现行军区体制存在的战役纵深浅、独立作战能力弱、机构重叠、后方部署重复等问题”，更与中国外交政策的大转变密不可分。1984年11月1日，邓小平在中央军委座谈会上，已宣布裁军一百万的决定，并为此阐述了不可能爆发大战争的观点。