海南军区的前身是中国人民解放军琼崖纵队。
1949年11月广东军区成立，琼崖纵队隶属广东军区建制。
1950年7月，琼崖纵队改编为海南军区，为军级单位，仍隶属广东军区（兵团级）建制。当时实行四级军区体制，即一级军区、二级军区、三级军区、军分区。六个大军区为一级军区；多数省军区为二级军区，兵团级，如江苏军区、福建军区、广东军区、湖南军区等；三级军区为军级，如海南军区、粤东军区、川北军区、陕南军区、苏南军区等；军分区为师级。
1951年5月，海南军区归华南军区建制。
1952年7月，第四十三军与海南军区合并，称海南军区兼第四十三军，归中南军区建制。
1955年4月，中南军区改称广州军区后，海南军区一直归广州军区建制。
1961年8月，第四十三军番号撤销，海南军区免兼第四十三军。
1988年4月海南建省后，海南军区名称不变，仍为军级单位。
2004年11月14日，海南军区正式更名为海南省军区。海南军区组建60年来，切实履行戍边为国的神圣使命，多次组织剿匪肃特战斗，击落入侵海南领空的美军飞机，参加了西沙、南沙自卫反击作战，为捍卫祖国领土安全和促进地方经济建设作出了突出贡献。