Theo Sắc lệnh của Chủ tịch Hồ Chí Minh ngày 15 tháng 10 năm 1945, toàn quốc được phân chia lại thành 9 chiến khu. Khu 4 thuộc Bắc Trung Bộ gồm 5 tỉnh: Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên. Ông Lê Thiết Hùng được bổ nhiệm làm Khu trưởng, ông Hồ Tùng Mậu làm Chính trị ủy viên.[2]

Sau Hiệp định sơ bộ Pháp-Việt 1946, quân Pháp tiến vào miền Bắc. Ông Lê Thiết Hùng được điều về Trung ương giữ chức Tổng chỉ huy Tiếp phòng quân với hàm Thiếu tướng. Ông Chu Văn Tấn được điều về làm Khu trưởng.

Tháng 11 năm 1946, Thiếu tướng Lê Thiết Hùng được bổ nhiệm giữ chức Khu trưởng Khu 4 lần thứ 2. Ông Trần Văn Quang được điều về giữ chức Chính trị ủy viên. Đến tháng 7 năm 1947, để tiện chỉ đạo và phát huy khả năng độc lập tác chiến của từng địa phương, địa bàn các chiến khu từ Quảng Ngãi trở ra được điều chỉnh lâm thời do dự kiến chiến trường có thể bị chia cắt, các tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên được tách ra để thành lập Phân khu Bình Trị Thiên. Khu 4 sáp nhập thêm và quản lý 3 tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh. Ông Nguyễn Sơn được bổ nhiệm làm Khu trưởng kiêm Chính ủy Khu 4. Tháng 1 năm 1948, ông Nguyễn Sơn được phong cấp Thiếu tướng.

Đến ngày 21 tháng 1 năm 1948, Khu 4 và Phân khu Bình Trị Thiên được sáp nhập trở lại với tên mới là Liên khu 4 gồm 12 tỉnh đồng bằng Bắc Bộ và tỉnh Hòa Bình. Thiếu tướng Nguyễn Sơn được bổ nhiệm làm nhiệm Liên khu trưởng, ông Trần Văn Quang, nguyên Phân khu trưởng kiêm Chính ủy Phân khu Bình Trị Thiên làm Chính ủy[3].