Pärast Teist maailmasõda oli Saaremaa väga militariseeritud piirkond. Peamiseks põhjuseks oli saare asukoht Nõukogude Liidu läänepiiril. Saaremaa oli üks nn Raudse eesriide eesliine.
Piirivalveväed
Nii nagu Eesti lääne- ja põhjarannikul kehtis ka Saaremaal piiritsooni režiim. Kogu nõukogude perioodi vältel olid saarel piirivalveväed. Kuressaares Tallinna mnt 19 paiknes 11. piirivalvesalga staap. Kasarmulinnak asus Pihtla tee 24, elamulinnak sealsamas kõrval, õppepunkt ja kopteriplats Marientali tee ääres, õppepunkti väliõppekeskus Marientalis teisel pool maanteed, Roomassaare sadamas oli piirikontrolli jaoskond. Saare- ja Muhumaale sissesõitu kontrolliti Kuivastu sadamas ja Roomassaare lennuväljal.
1991. aastal oli Saaremaal 8 piirivalvekordonit: Liiküla, Tagaranna, Kõruse, Kihelkonna, Austla, Kipi-Koovi, Kargi ja Tammuna, lisaks veel komandatuur Kihelkonnas ja väliõppekeskus Papissaares. Pidevat valvet peeti tehnilise vaatluse postides ja prožektoripostides, kus oli selleks otstarbeks vaatlustornid, radarid ja muu tehnika ning helgiheitjad. Merealade kontrollimisega tegelesid merepiirivalve tehnilise vaatluse postid Sääre külas Sõrve poolsaarel ja Pihlalaiul. Soela väinas ja Irbe väinas patrullisid valvekaatrid.
Rannasuurtükivägi ja rannakaitseraudtee
1950. aastate teise pooleni arendati Saaremaal rannasuurtükiväge. Teise maailmasõja aegsetest rannapatareidest võeti uuesti kasutusele ainult Abruka patarei (4 x 127 mm). Uued statsionaarsed rannapatareid rajati Sõrve poolsaarel Säärele (3 x 152 mm), Kõrustele (4 x 180 mm) ja Mõntu (4 x 127 mm), Undvasse (4 x 130 mm), Vilsandile, Kõrusele (3 x 127 mm), Murikale (4 x 100 mm), Triigile. Lisaks olid veel mobiilsed suurtükipatareid ja perspektiivi võeti raudteepatareid, mille tarbeks hakati ehitama laiarööpmelist raudteed. Selle süsteemi rajamise otsus võeti vastu 1951. a. Saaremaal oli plaanis rajada üle 500 km raudteed peajaama ja depooga Kuressaares (praeguse Saaremaa Piimatööstuse asukohas). Raudtee oli mõeldud raskete (kaal 348 t) 16-teljeliste raudteesuurtükkide vedamiseks ja olemasolevate rannapatareide, lennuväljade, sadamate ja muude sõjaliste objektide teenindamiseks. Esimestel valminud liinidel avati ajutine liiklus 1952. a suvel. Ehitamine lõpetati 1956. a, põhjuseks oli ilmselt rakettrelvastuse kiire areng, mis võimaldas kulukast raudteesuurtükkide süsteemist loobuda. Valmis jõuti ehitada u 200 km laiarööpmelist raudteed. Kogu raudtee võeti üles 1960. aastaks. Suurele osale raudteetammile rajati maantee, kaartidel on sirged teelõigud selgelt näha.
Merevägi
Sadamatest olid vahetult pärast sõda mereväe käes Mõntu, Roomassaare, Jaagarahu, Triigi ja Kõiguste. Järk-järgult loovutati need tsiviilvõimudele. Osaliselt kasutas merevägi nõukogude aja lõpus Mõntu sadamat. Undval paiknes mereväe raadiotehniline rühm.
Lennuvägi
Saaremaa lennuväljad olid mereväe alluvuses, need paiknesid Kogulas ja Astes, lisaks veel vesilennukite tarbeks Papissaares. 1940. aastal hakati lennuvälja rajama ka Sandlas ja Kõnnus, need alad olid sõjaväe kasutuses ka pärast sõda, aga mitte enam lennuväljana. Lennuväeosad lahkusid 1960. aastatel, Aste ja Kogula jäid merelennuväe varulennuväljadeks.
Karujärve
Suurimaks sõjaväebaasiks Saaremaal oli Karujärve, nõukogude ajal kandis see nime Dejevo, kus mõne hinnangu kohaselt oli kuni 300 tanki (T-34, seejärel T-54, T-55 ja ujuvtankid PT-76). 1963. a viidi väeosa üle Kloogale ja tankodroomi asukohta hakati 1965. aastal ehitama raketibaasi.
Õhukaitsevägi
1960. aastate alguses hakati Saaremaale rajama raketibaase ja raadiolokatsioonijaamu. Nõukogude aja lõpuks oli seniitraketidivisjone süsteemidega S-75, S-125 ja S-200 Saaremaal 12.
S-200 kolm divisjoni paiknesid Dejevos.
S-75 divisjonid olid Maantee, Kallemäe, Piiri (Muhus). Orikülas tegutses divisjon 1961-67.
S-125 divisjonid olid Liiva (Muhus), Paaste (Jõiste), Tagaranna, Tammese, Tehumardi, Laadla. Nende rajamine langes kokku 1968. aasta „Praha kevade“ sündmustega, Sulev Truuväärti meenutused:
„1966. aasta suvel toodi polku uute raketikomplekside S-125 „Neva“ materjalosa kuue divisjoni tarvis, aga kohtadele seda ei pandud. Asukohad olid välja valitud ja radarite asukohad maasse löödud vaiadega tähistatud. 1968.aasta 21. augusti õhtul teatati vägede Tšehhoslovakkiasse viimisest „kontrrevolutsiooni lämmatamiseks“, nagu siis öeldi. Olukord näis olevat vägagi tõsine, valmisolek kestis edasi. Kõigile ohvitseridele anti välja püstolid, mille tavaliselt said ainult toimkonda minnes; muidu olid need korrapidaja juures raudkapis. Garnisonist lahkuda oli keelatud, puhkused peatati, seal juba olnud kutsuti teenistusse. Selgus, et juba esimesel ööl olid kõik kuus kompleksi S-125 paisatud nende varem välja valitud positsioonidele, kus peale radari asukohta tähistava vaia polnud mitte midagi. Senini oli nende materjalosa mitmel pool aia ääres seisnud. Ohvitserid olid olemas, leiti ka sõdurid. Algas asukohtade korrastamine. Ja juba kahe päeva pärast tuli ette kanda nende valmisolekust!“
Seniitraketisüsteemide S-75 ja S-200 relvastusse kuulusid ka väikese (vastavalt 15 ja 25 kilotonni) võimsusega tuumalõhkepeadega raketid. Need olid ette nähtud suurte sihtmärgigruppide hävitamiseks või sellise lennuki allatulistamiseks, mille pardal oli tuumarelv. Tuumalõhkepäid rakettidele S-75 hoiti Piiril, Kallemäel ja Maanteel spetsiaalsetes hoidlates.
Raadiolokatsioonijaamad olid Undvas, Orikülas, Maanteel ja Ruhnus.
Orikülla rajati põhiliselt 1970. aastail suur komandokeskus, kust toimus Pärnu- ja Saaremaal paiknevate õhukaitseüksuste juhtimine, lisaks tegutses seal hävituslennuväe suunamispunkt.
Teistest väeliikidest paiknesid Saaremaal sõjaväehospital, sõjaväe vastuluure üksus ja lühikest aega 1990. aastatel sõjaväe kullerpostijaam. Kullerpostijaama vajaduse võis tingida Eesti tsiviilpostisüsteemi ebausaldusväärseks muutumine Nõukogude Armee jaoks. Kõik need üksused olid Kuressaares.