抗日战争胜利后，以蒋介石为首的国民党反动派在美帝国主义的支持下，坚持独裁和内战方针，企图垄断胜利果实，消灭中国共产党及其领导的武装力量，继续实行大地主大资产阶级的统治。中国共产党高举和平、民主、团结的旗帜，在同国民党政府进行谈判，争取国内和平的同时，对其发动内战的阴谋保持高度警惕，加强应变准备。1945年9月，中共中央制定了“向北发展，向南防御”的战略方针。共产党领导的各大战略区的部队进行了整编，至1946年6月,全军共编成27个野战纵队、6个野战旅和14个炮兵团,从组织上实现了由抗日游击战向运动战的战略转变。全部野战军约61万人,地方部队66万人,民兵220万人，具备了应付内战的能力。在此期间,各解放区部队对国民党军的挑衅进行了坚决的自卫还击，歼灭了一部分进攻解放区的国民党军，有力地配合了重庆谈判。与此同时，开展军政大练兵，并协助地方党组织和政府开展减租减息、土地改革和发展生产。1946年6月，蒋介石公然撕毁国共双方于1月10日签订的《停战协定》，以重兵围攻中原部队，接着对各解放区发动全面进攻。中原军区部队胜利突围，各解放区部队奋起自卫，解放战争全面展开。此后各解放区部队陆续改称人民解放军。战争初期，人民解放军在兵力和装备均居劣势的情况下,依靠解放区人民群众,采取以歼灭国民党军有生力量为主，而不以保守地方为主的战略方针和以运动战为主的作战形式，在内线大量歼敌。1947年3月，国民党军被迫停止全面进攻,改为向陕北和山东实施重点进攻。人民解放军在这两个战场继续进行内线作战，打击并牵制国民党军的主要集团，在东北、晋察冀、晋冀鲁豫等战场开始举行战略性反攻。

1947年3月，正式使用人民解放军总部名称,人民解放军总司令朱德,副总司令彭德怀，参谋长叶剑英。8月30日起,因彭德怀指挥西北野战军作战，由中共中央军委副主席周恩来代理军委总参谋长职务。至同年6月，共歼灭国民党军112万人。人民解放军的总兵力发展到195万人。

1948年1月，东北民主联军改称东北人民解放军,其总部改为东北军区兼东北野战军领导机关(8月军区与野战军机关分开)。5月，重建中原军区，转入外线作战的晋冀鲁豫野战军改称中原野战军。晋察冀军区与晋冀鲁豫军区合并为华北军区。此时，人民解放军总兵力已发展到280万人,加强了炮兵和其他特种兵建设，提高了攻坚作战能力。1948年9月,华东野战军取得攻克济南，歼敌10万人的胜利。11月，中共中央军委对外称中国人民革命军事委员会。1948年9月～1949年1月，东北人民解放军在辽宁省西部和沈阳地区举行辽沈战役，华东、中原野战军和华东、中原军区部队等在以徐州为中心的广大地区举行淮海战役,东北野战军和华北军区部队在北平(今北京)、天津、张家口地区举行平津战役,取得了战略决战的胜利,共歼灭国民党军154万余人。国民党赖以进行内战的精锐部队大部被歼灭，其反动统治的基础从根本上开始动摇。

三大战役后，人民解放军的总兵力增加到400万人，其中野战军218万人。国民党军则下降至204万人,且分布在新疆至台湾广大地区和漫长战线上。1949年3月,中共七届二中全会确定了解决国民党残存部队的“三种方式”，即用武力解决的天津方式；进行和平改编的北平方式；暂时予以保留，待时机成熟后再行改编的绥远方式。并提出人民解放军不但是一个战斗队，而且是一个工作队，要担负经营和建设新解放区的任务。人民解放军按照中央军委关于统一全军编制及部队番号的命令，于1948年底～1949年初进行整编。西北野战军编为第一野战军，彭德怀任司令员兼政治委员；中原野战军编为第二野战军，刘伯承任司令员，邓小平任政治委员；华东野战军编为第三野战军,陈毅任司令员兼政治委员；东北野战军编为第四野战军，林彪任司令员,罗荣桓任政治委员。全国划分为5个大军区，即西北军区(1949年2月由陕甘宁晋绥联防军区改称)，司令员贺龙、政治委员习仲勋(后彭德怀任司令员兼政治委员)；东北军区，司令员兼政治委员林彪(后高岗)；华北军区，司令员聂荣臻、政治委员薄一波；华东军区，司令员陈毅、政治委员饶漱石；中原军区(1949年5月改称华中军区),司令员刘伯承、政治委员邓小平。此外，在长江以南各地坚持斗争的游击队，也进行了整编，正式列入人民解放军序列。各大军区和野战军以原抗日军事政治大学及所属分校为基础，成立了军事政治大学和军政干部学校及各类技术学校。6月15日,中国人民革命军事委员会公布中国人民解放军军旗、军徽样式。