1941年9月，中共中央革命军事委员会作战部（简称“中共中央军委作战部”）成立，叶剑英兼任作战部部长。有说法认为该部是由中共中央军委参谋部改编而成，但现有史料并不能证明这一点。1942年11月23日，中共中央军委任命李涛为中共中央军委作战部副部长，协助中共中央军委参谋长兼作战部部长叶剑英抓二局（情报）、三局（通讯）、高参室、警备团的工作，同时参与研究作战问题。1945年10月，李涛被任命为中共中央军委作战部代部长（部长叶剑英），1948年5月任部长。在中共中央军委作战部，部长李涛管作战、情报、通讯、军务、装备、训练、测绘等工作，需要整理中共中央军委重要作战资料，汇集战况，起草电文，向各个野战军提供情报及作战经验。在辽沈战役、
淮海战役、
平津战役中，作战部成为中共中央、中共中央军委的高级参谋机构。
1949年2月，聂荣臻、叶剑英被任命为中共中央军委（对外称中国人民革命军事委员会）副
中国人民解放军总参谋长。当时的中共中央军委总参谋长是由周恩来兼任。
1949年3月23日，毛泽东率中央机关进
北平市。中共中央军委作战部人员分成两批，第一批由部长李涛带领随毛泽东进北平，第二批于3月26日出发。3月25日，中共中央机关进驻香山
香山公园，毛泽东入住双清别墅。中共中央军委作战部先遣人员进驻香山见心斋，与中国人民解放军总司令朱德的住所很近。中共中央军委作战部在香山工作7个月。其间，中共中央军委作战部所属作战局（又称“一局”，李涛兼任局长）的参谋们不断将各种情况，以及各部队的作战方案、战况标成图，送呈首长。1949年4月底，在香山举行
渡江战役汇报，中共中央军委作战部参谋许之善在大地图前进行讲解，刘少奇、朱德、任弼时以及军委各部首长参加，毛泽东、周恩来照例没来，这是因为他们分别作为
解放战争的总指挥、
中国人民解放军总参谋长，对渡江战役情况完全掌握。
1949年10月19日，中央人民政府人民革命军事委员会在北京成立。同日，徐向前被任命为总参谋长，聂荣臻为副总参谋长。中央人民政府人民革命军事委员会下设总参谋部，即中央人民政府人民革命军事委员会总参谋部。
聂荣臻回忆道，“解放初期，我军的领导机关，是从战争年代延续下来的。总参谋部实际上还是毛泽东同志由陕北带来的那个小而精干的班子，人数很少，总共只有20来人，主要是作战部，由李涛同志负责。”这里提到的“20来人”，是指过去的中共中央军委作战部作战局（一局）。随着中央人民政府人民革命军事委员会总参谋部成立，原“一局”立即升格为中央人民政府人民革命军事委员会总参谋部作战部，自此总参谋部编制中出现“部”的单位，其下为处级单位。1949年秋，军委办公厅和总参谋部作战部搬到中南海居仁堂。
1950年10月，军委作战部设作战局、军务局、测绘局。1952年3月，军务局、测绘局改隶军委总参谋部，军委作战部改为中央人民政府人民革命军事委员会总参谋部作战部，其业务范围与后来基本相同。1954年11月，改称中国人民解放军总参谋部作战部。1982年9月，总参气象局合并于总参作战部建制，成为总参作战部的部属局。