2013年7月，劉雷任新疆軍區(qū)政委，2013年11月被任命為新疆維吾爾自治區(qū)黨委常委。
2014年7月，時(shí)任新疆軍區(qū)政治委員的劉雷與蘭州軍區(qū)副司令員彭勃、蘭州軍區(qū)參謀長(zhǎng)何清成一同晉升為中將軍銜。2014年12月，劉雷接替苗華出任蘭州軍區(qū)政委，躋身正大軍區(qū)級(jí)將領(lǐng)之列。
劉雷擔(dān)任新疆軍區(qū)政委期間，多次召開專題民主生活會(huì)。據(jù)《解放軍報(bào)》報(bào)道，2013年10月15日晚，在新疆軍區(qū)黨委常委專題民主生活會(huì)上，大 家拿起批評(píng)和自我批評(píng)這一“利器”，掏心見膽，揭短亮丑。不少人感慨：“這種真刀真槍的批評(píng)和自我批評(píng)，真是一次終生難忘的思想洗禮。”
習(xí)近平將軍旗鄭重授予陸軍司令員李作成、政治委員劉雷。
習(xí)近平將軍旗鄭重授予陸軍司令員李作成、政治委員劉雷。
《解放軍報(bào)》的上述報(bào)道提到，軍區(qū)政委劉雷在自我剖析時(shí)說(shuō)：“強(qiáng)烈的憂患意識(shí)、使命意識(shí)、責(zé)任意識(shí)沒(méi)有在腦海中牢固確立起來(lái)，堅(jiān)定的群眾觀點(diǎn)、群眾立場(chǎng)、群眾方法沒(méi)有真正轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)論方法論，沒(méi)有把正確的權(quán)力觀、事業(yè)觀、利益觀作為為官?gòu)恼男袨闇?zhǔn)則全面堅(jiān)守。”
