第一任司令员黄永胜，继任司令员有李天佑(代)、丁盛、许世友、吴克华、尤太忠、张万年、刘存智(代)、朱敦法；首任政治委员陶铸，继任政治委员有刘兴元、孔石泉、韦国清、赵紫阳(兼)、韦祖珍、华国锋(兼)、任思忠、向仲华、习仲勋(兼)、王猛、张仲先。先后任副司令员的有文年生、梁兴初、詹才芳、李天佑、吴富善、温玉成、庄田、杨梅生、吴瑞林、江燮元、吴纯仁、丁盛、邱国光、叶建民、黄荣海、颜德明、陈海涵、欧致富、钟赤兵、吴忠、鲁瑞林、刘昌毅、朱月华、徐芳春、张序登、刘存智、张万年、张明山、刘鹤翘、李新良、李希林；先后任副政治委员的有刘兴元、晏福生、方正平、萧元礼、郭成柱、陈发洪、任思忠、杨树根、訾修林、卜占亚、钟汉华、彭嘉庆、邓逸凡、姜林东、单印章、谷景生、卢伟如、刘安元、谷善庆、高天正。
军区下设司令部、政治部、后勤部和炮兵、工兵、装甲兵等机关。
(一)广州军区司令部
历任参谋长：温玉成、陶汉章、吴纯仁、阎仲川、孙干卿、周德礼、朱英、刘存智、李希林、陈显华。其机构编制曾多次变化。机关下设司令部办公室和作战、情报、通信、军训、动员、管理等10多个部、局，并直辖若干团、队。
(二)广州军区政治部
历任主任：陈仁麟、谢明、刘兴元(兼)、相炜、任思忠、卜占亚、张战东、于厚德、王淳、陈继德、张明远、高天正、方祖歧。机关下设办公室和组织、宣传、保卫、群众工作等部、局和军事法院、军事检查院、战士报社，还辖战士话剧团、战士歌舞团、战士杂技团、体工队等文体单位。
(三)广州军区后勤部
历任部长：文年生(兼)、邱国光、周庆鸣、靳兆西、赵遵康、徐芳春、常风举、迟云秀、陈德明；历任政治委员：张池明、潘振武、杨树根、方毅华、赵力宽、刘智民、李书健。机关下设司令部、政治部、财务部、军需生产部、卫生部、工厂管理局、审计局等10多个部、局。下辖3个分部。
(四)广州军区炮兵司令部
前身为中南军区兼第四野战军特种兵司令部，1950年4月改为中南军区炮兵司令部，1954年7月改为中南军区炮兵部。1955年5月改为广州军区炮兵部，下辖炮兵第二、五师、第四炮校、高炮技校。1959年2月改辖炮兵第一、六十三、七十师和东线高炮群。1975年12月改为广州军区炮兵司令部，1982年12月改为广州军区司令部炮兵部。在广州军区领导下，军区炮兵司令部负责全区炮兵建设。
历任炮兵司令员：孔庆德(代)、孙干卿、韩庄、郝盛旺、岳洪池；历任政治委员：杨树根、谭文邦、李福尧、周益宽、苏克之、刘占荣、刘尚文。
(五)广州军区工程兵部
前身为第四野战军兼华中军区工兵指挥所，1950年2月组建为中南军区工兵司令部，1952年7月改为中南军区司令部工兵处，迁来广州。根据国防建设需要，1953年3月又增编与工兵处平行的工兵军事建筑处。1954年8月，工兵处与工兵军事建筑处合编为中南军区工兵部，下辖工兵第十四、十五、十七、十九、二十八团，第四军事建筑工程团。1955年7月，改为广州军区工程兵部，下辖工兵第四、六团，舟桥第八十四团，建筑第一O九、一一四团，工程第二十二团。1976年1月改为广州军区司令部工程兵部，1978年11月恢复广州军区工程兵部，1982年12月又改为广州军区司令部工程兵部。在广州军区领导下，军区工程兵部负责全区工兵建设。
历任工程兵主任：廖中符、刘桐山、纪刚；历任政治委员：郭质甫、赵川、崔金锡。
(六)广州军区装甲兵司令部
其前身为1954年5组建的中南军区装甲兵部，当时下辖5个坦克自行火炮团。1955年7月改为广州军区装甲兵司令部，1958年4月改为广州军区司令部装甲兵处，1959年5月恢复广州军区装甲兵司令部。1970年1月再改为广州军区司令部装甲兵部。在广州军区领导下，军区装甲兵司令部负责全区装甲兵建设。
装甲兵司令员：叶建民；历任政治委员：訾修林、颜德明。
