이렇게 이양된 작전지휘권은 1954년 11월 17일 발효된 한미 상호방위조약과 그후 개정된 한미 합의의사록에서 '작전통제권'^각주주) 으로 대체됐고, 주한미군 사령관이 겸직해온 유엔사 사령관이 보유하는 것으로 공식화됐다. 이때부터 1978년 한-미 연합사령부가 설치될 때까지 유엔군 사령부가 작전통제권을 행사했다.

이후 작전통제권 환수 문제를 처음 제기한 이는 박정희 대통령이었다. 당시 자주국방에 대한 요구가 적지 않았고, 특히 1968년 1월 21일 북한 특수부대의 청와대 습격사건과 같은해 1월 23일 북한의 미군 정보수집함 푸에블로호 나포사건 대처를 두고 한국과 미국 정부가 충돌하면서 논란이 불거졌다. 당시 미국은 청와대 습격에는 대응하지 않고 푸에블로호 사건에 전쟁 직전 단계인 데프콘 2를 발령했다. 이에 격분한 박 대통령은 작전통제권 환수를 요구했다. 그러나 베트남 전쟁 중이었던 미국은 한반도에서 또다른 전쟁이 일어나는 것을 원하지 않았고, 작전통제권을 넘기려 하지 않았다.

1978년 11월 7일 한미연합사령부가 창설되면서 작전통제권은 유엔군사령관으로부터 한-미 연합사령관에게 이전됐다. 이때부터 한-미연합 사령부가 작전 통제권을 행사하고 유엔군 사령부는 한반도의 평화 및 정전협정 유지에 관한 업무만을 수행하게 됐다.

1987년 대선 당시 노태우 대통령 후보는 작전통제권 환수를 대선 공약으로 제기하며 공식적인 의제로 부각시켰다. 1988년 소련의 붕괴로 탈냉전의 시기로 넘어가면서 미국 역시 주한미군을 감축하고 한미연합사 해체를 검토하는 등 동아시아 전략의 성격이 변화하는 시점이었다. 노태우 정부는 1992년 10월 미국과의 협상을 통해 '평시 작전통제권'만 돌려받기로 합의하고 그 시기를 1994년 말로 정했다.

이러한 합의에 따라 김영삼 정부 때인 1994년 12월 1일 작전통제권 가운데 평시작전통제권이 한국군으로 넘어왔다. 그러나 한국군의 전력 미비 등을 이유로 평시작전통제권 가운데 작전수립계획, 연합정보관리, 연합위기관리 등 연합권한 위임사항으로 불리는 6대 권한은 평시에도 연합사령관이 행사하도록 했다. 당시 김영삼 대통령은 평시 작전통제권 환수를 “제2의 창군”, “자주국방의 기틀을 확고히 하는 역사”라며 환영했다.

전시 작전통제권 환수는 노무현 정부 때 추진됐다. 당시 미국의 부시 행정부는 이라크와 아프가니스탄에서 벌인 전쟁에 집중하며 주한미군 감축을 추진하고 있었고, 노무현 정부는 중국과 미·일 동맹 사이의 갈등에서 '균형자' 역할을 내세워 미국과의 평등한 동맹관계를 추구했다.

2006년 9월 16일 노무현 대통령과 조지 부시 미국 대통령은 정상회담에서 전시작전통제권을 한국군에 전환하기로 합의했다. 2007년 2월 23일 양국 국방장관 회담에서 2012년 4월 17일부로 한미연합사의 전시작전통제권을 한국 합참의장이 환수하기로 합의했다.