東北解放戰爭我軍的統帥是林彪。
抗戰結束之後，林彪準備上前線，他要去的戰場是山東，因為八路軍一一五師在山東，師長的職務還一直由政委羅榮桓兼任，中央決定他仍然去當一一五師師長和山東軍區司令員。當時，在延安參加了中國共產黨第七次代表大會的一大批高級將領都需要儘快趕回前方去。於是，毛澤東做出了一個十分大膽的舉動，要當時擔任第十八集團軍（即人們常稱的八路軍）參謀長的葉劍英去向美軍駐延安觀察組做工作，借他們的飛機把一大批幹部送到前方去，因為美軍觀察組在延安機場正停著一架道格拉斯運輸機。經過葉劍英的努力，這一要求被美軍觀察組所接受。
1945年8月25日，在延安的這架美軍飛機便決定飛往我太行軍區司令部所在地的山西黎城縣。當天搭乘這架飛機到前線去的我軍領導人有劉伯承、鄧小平、陳毅、陳賡、薄一波、滕代遠、鄧華、楊得志、李天佑、江華、聶鶴亭、陳錫聯、陳再道、王近山、張際春、宋時輪、傅秋濤、鄧克明等20餘人，其中還有林彪和準備去當山東軍區副司令員的蕭勁光。由於必須與美軍機組人員有所聯繫，可這些領導人中沒一個人會說英語，所以黃華主動要求同機前往，擔任翻譯。一架普通運輸機竟然運送了中共軍隊這樣多的領導人，這在歷史上絕對是空前絕後的。可幸的是，飛機安全到達了黎城長凝鎮的簡易機場。林彪和蕭勁光在從太行軍區前往山東的途中，9月23日到達濮陽。這時突然得到中共中央的命令，要他們二人改道北上，前往冀東，中央決定林彪出任新組建的冀熱遼軍區司令員。林彪這時未帶任何部隊，立即改道北上，走了20多天，終於到了冀熱遼軍區司令部所在地河北玉田。
當林彪和蕭勁光還未到達玉田時，中央又連發了兩封電報，要他們立即趕往瀋陽，電報中把原因講得很明白：
現美蔣軍急於在營口、葫蘆島登陸，蘇軍恐難以拒絕，我軍必須堅決抵抗，以阻止蔣軍進入東北。在此情形下，冀東戰略地位已不如瀋陽重要。望你們星夜趕去瀋陽，指揮作戰。
很明顯，這是一次重要的任命，林彪將出任東北戰場的主帥。
當中央在最初決定東北局的人選時，東北還無仗可打，最急迫的任務是發動群眾，開闢根據地，所以東北局的五位成員中，彭真、陳雲、程子華、林楓都是開闢和建設根據地、應付各種複雜局面的高手，而伍修權則是黨內長期負責和共產國際、蘇聯打交道，負責對外聯絡的專家，精通俄語。在這五位領導人中，還沒有考慮軍事統帥型的人物。但在9月17日延安的中共中央書記處給重慶的毛澤東、周恩來的電報（這個電報全面分析了東北局勢和我黨對東北工作的方針）中，已經有這樣的話：「為了加強冀熱遼地區的工作，應即成立冀熱遼中央局，派高崗、富春、康生等去工作，並須組織強有力的軍事指揮機關，以陳毅或林彪或徐向前去擔任。」也就是說，當時考慮了三位軍事統帥人選：陳毅、林彪、徐向前。兩天以後，在中共中央《關於目前任務和戰略部署的指示》中，就已確定林彪去當司令員，而羅榮桓也去東北（原來中共中央要山東軍區進軍東北，是點名由蕭華帶隊的）。很明顯，為了準備打大仗，毛澤東決心將當年叱吒風雲的老八路、一一五師的領導核心林彪和羅榮桓放到東北去指揮作戰，而領兵統帥，則選定了林彪。
林彪趕到瀋陽時，已是10月29日。中央要他擔起東北部隊的統帥，可是這支部隊此時還沒有名稱。這是因為，中共中央在部署各路大軍進東北時，為了避免不必要的摩擦，規定一律不用八路軍、新四軍的名義，當時也來不及給各部隊以恰當的名稱，就這樣進了東北。還是駐瀋陽的蘇軍第六集團軍司令克拉欽科上將提議，將進入東北的八路軍、新四軍都稱為東北人民自治軍。
10月31日，也就是林彪到達瀋陽後的第二天，東北局得到了毛澤東為中共中央起草的命令，決定我軍在東北的正式名稱為東北人民自治軍，任命林彪為總司令，呂正操、李運昌、蕭勁光為第一、第二、第三副司令，彭真為第一政委，羅榮桓為第二政委，程子華為副政委，蕭勁光兼參謀長。兩天後，又補充任命周保中為第四副司令，伍修權為第二參謀長（在此之前，為了統一指揮東北的戰事，中共中央決定組織一個臨時性的軍事指揮機關，叫東北軍區司令部，由程子華任司令員，彭真任政委，伍修權任參謀長。東北人民自治軍組成後，這個臨時指揮機關自行撤銷）。
與此同時，中央還決定，再調高崗、張聞天、李富春到東北局工作。為了開闢後方根據地，11月2日，中央根據東北局的意見，決定成立東北局北滿（東北在當時又稱滿洲，北滿、南滿等是當時對東北一部分地區的習慣稱呼）分局，以陳云為書記，林楓為副書記。其任務是控制北滿，組織軍隊，建立政權，發動民眾，鎮壓反動，鞏固後方。根據中央的精神，東北局決定建立北滿軍區，由高崗任司令員，陳雲任政委。同時成立西滿分局，由李富春任書記；成立西滿軍區，由呂正操任司令員。11月20日，中共中央為了改進對西滿工作的領導，決定加強西滿分局，由李富春任分局書記兼軍區政委，黃克誠為分局副書記兼軍區副政委，軍區司令員由林彪兼任，呂正操、李運昌為軍區副司令員。
在11月的一個月之內，東北人民自治軍總司令部陸續將整個東北劃分成若干軍區。先後成立的有：錦熱軍區、嫩江軍區、吉林軍區（又稱東滿軍區）、北安軍區、松江軍區、三江軍區（又稱合江軍區）、遼東軍區、遼寧軍區、遼北軍區。其中，軍事力量較強的是以下幾個軍區：
遼東軍區，司令員兼政委蕭華；遼寧軍區，司令員張學思，政委白堅；遼北軍區，司令員倪志亮，政委郭述申；吉林軍區，司令員周保中，副司令員萬毅，政委張啟龍；北安軍區，司令員葉長庚，政委王鶴壽；松江軍區，司令員盧冬生（盧犧牲後為聶鶴亭），政委張秀山。
11月底，東北人民自治軍的總部由瀋陽移到本溪。
這樣，東北的黨政軍領導班子和各級指揮機構大體就緒。