广元军分区最早成立于1950年3月，时称剑阁军分区，1953年1月因其对应辖区剑阁专区更名为广元专区而改为广元军分区，同年3月因广元专区并入绵阳专区而撤销，1986年6月在设立地级广元市后重新建立，现隶属成都军区四川省军区建制，为正师级单位，是广元市的军事领导指挥机关，同时也是中国共产党广元市委员会的军事工作部门和广元市人民政府的兵役工作机构，受四川省军区和中共广元市委员会、广元市人民政府双重领导。1949年12月14日，中国人民解放军第60军180师540团解放剑阁行政督察区(原四川省第十四行政督察区1948年更名)广元县城后，由中国人民解放军第61军182师进驻广元，奉令筹建剑阁军分区。