中国人民解放军第45军的前身是东北野战军第8纵队。
东北野战军第8纵队是以抗日战争时期冀热辽军区和陕甘宁边区进军东北的部分部队为基础发展起来的。
1938年7月，中共冀热辽特委和京东特委在八路军第4纵队的配合下，举行20万人的抗日武装大起义。此后逐步建立了冀东抗日根据地，成立了冀东军分区。1942年2月，冀东军分区改为第13军分区。1944年9月19日，冀东（13）军分区扩编为冀热辽军区，李运昌任司令员兼政治委员。1945年6月，冀热辽部队向热河中部和辽西地区挺进。
1945年10月至11月，遵照中共中央关于向东北发展，并争取控制东北的战略部署，八路军陕甘宁边区留守兵团警备第1旅（欠3团）、陕甘宁边区教导第2旅第1团、冀中军区第31团等，奉命进至辽宁锦州、朝阳等地区扩编，归东北人民自治军领导。
1946年，以上述部队为基础改编为冀热辽军区独立第13、第16、第27旅。1947年5月，从冀热辽军区抽调干部组成冀热辽军区前方指挥所。8月，上述三个独立旅和前指在赤峰地区，改编为东北民主联军第8纵队。黄永胜任纵队司令员，刘道生任政治委员，张天云任副司令员，邱会作任副政治委员兼政治部主任，黄鹄显任参谋长。独立第13、第16、第18旅依次改编为第22、第23、第24师。全纵队共3.5万余人。
纵队成立后，参加东北秋季、冬季攻势作战。1948年1月，改称东北人民解放军第8纵队，属东北野战军领导。4月至8月，进行新式整军运动和军事练兵。9月至11月，参加辽沈战役，与兄弟部队一起，先攻克锦州，后插入大虎山、台安之间，堵住国民党廖耀湘兵团南逃道路，为战役胜利创造了条件。
1948年11月，根据中央军委命令，东北人民解放军第8纵队在辽宁辽阳、海城等地区，改称中国人民解放军第45军，隶属关系未变。黄永胜任军长，丘会作任政治委员，张天云任副军长，黄鹄显任参谋长，端德彰任政治部主任。第22师改称第133师，吴烈任师长，谢明任政治委员；第23师改称第134师，钟明彪任师长，谢家祥任政治委员；第24师改称第135师，丁盛任师长，韦祖珍任政治委员；由新调入的冀热辽独立第4师改称第158师，李道之任师长，王晓生任政治委员；全军共5.6万余人。12月至1949年1月，参加平津战役，与第44军共同担负由天津东侧民权们向西突击任务，迅速突破国民党军防御工事，攻占金汤桥（今解放桥）。3月，第45军编入第四野战军第12兵团建制。4月，由天津向华中、华南进军。7月，进入江西省参加围歼赣西的国民党军。9、10月，在衡宝战役中，担负中路军正面进攻任务，该军第135师楔入衡宝公路以南白崇禧集团防御纵深，顽强阻击国民党军南逃，为整个战役胜利创造了有利条件。11月、12月，参加广西战役，追歼国民党军1.6万余人，俘其第3兵团中将副司令官兼桂中军区司令王景宋、湘桂黔护路军中将司令莫德洪等将级军官15名。12月下旬，进至桂西南十万大山、桂南六万大山和大容山等地区剿匪。
1950年2月，以第134师在平而关地区，全歼逃出国境后回窜于中越边境的国民党军第17兵团兵团部、第100军军部、第19、第197师，共6700余人，俘兵团中将司令官刘嘉树等将级军官9名。4月，第158师调归广州市公安司令部建制。至1951年2月，该军基本肃清了桂西南、桂东南的匪患。3月，移驻广东省花县、清远、佛山第地区，担负守卫珠江口和机动作战任务。7月，第134师调至湛江、海康等地区，执行保卫海防任务。
1952年8月，奉中南军区命令，第133师调第46军建制，10月，第45军军部及第134师（欠一个团）、第135师，与第44军第130师另一个团，合编为中国人民解放军第54军，归中南军区领导。
解放战争时期，第45军转战东北、华北、华中、华南战场，涌现出李庆春、刘瑞林、宋生、陈焕柱、李广正等一批英雄模范人物和"猛虎扑羊群团"、"勇猛顽强营"等许多英模单位。
