湖西军分区是中国共产党领导的冀鲁豫军区所属军事单位，1942年10月由山东军区划归冀鲁豫军区领导，同年12月改称冀鲁豫第六军分区。该军分区活动于微山湖以西苏鲁豫皖四省交界地带，主要承担反“扫荡”作战、交通线护送及根据地巩固任务。1942年12月反“扫荡”作战期间，军分区机关与八路军第115师教导第4旅协同作战，1944年5月改称冀鲁豫第十一军分区。1953年8月与滕县军分区合并组建济宁军分区。

1942年10月，原属山东军区的湖西军分区划归冀鲁豫军区建制。同年12月，根据冀鲁豫区党委高级干部会议决议，湖西军分区与八路军第115师教导第4旅合编为冀鲁豫第六军分区。1944年5月，第六军分区改称冀鲁豫第十一军分区（亦称湖西军分区）。1953年8月，湖西军分区与滕县军分区合并组建济宁军分区。

1942年12月反“扫荡”作战期间，军分区机关协同地方党政机关实施突围转移，此次作战导致根据地进入困难时期。1942年8月，军分区指挥微山湖游击大队完成刘少奇穿越封锁线的护送任务，同年通过袭扰敌后、瓦解会道门等策略巩固根据地。1943年，军分区持续维护鲁南至湖西交通线，保障刘少奇等领导人过境安全。

1942年10月划归冀鲁豫军区时，胡芸生任司令员，郭影秋任政委，潘复生任副政委。1942年12月改编为第六军分区后，王秉璋任司令员，唐亮（后由潘复生接任）任政委。1941年2月军分区成立初期，张国华任政委兼湖西区委书记，主导平反冤案、整肃军纪等工作。

湖西军分区的建立与调整，强化了冀鲁豫军区在四省边界的战略支点作用。1942年反“扫荡”作战虽使根据地陷入困难，但为后续整合抗日力量奠定基础。1953年合并组建济宁军分区，标志着该机构适应建国后国防体制调整的沿革终结。