1937年7月,抗日战争全面爆发后,该军归第1战区指挥,参加平汉路被段抗战,阻击日军南下。1938年初,该军奉命撤至晋城、 高平 、陵川一带,暂归八路军朱德总司令指挥,在 晋东南 与日军打游击。后奉命东渡黄河进至豫中,归第1集团军指挥。同年5月至7月,该军先后参加了豫鲁皖边区战役和 武汉会战 。在会战中,该军第91师改隶第85军。12月,改军隶属第32集团军时,万福麟升任第20集团军副总司令,由周福成任军长,黄显声、王景儒、朱鸿勋任副军长。下辖第116、第130师。同年秋天,该军驻防湖南整训。1939年至1941年9月,该军先后参加了 南昌会战 、第1次 长沙会战 、1939年冬季攻势等作战、第2次长沙会战等。1942年冬,该军调常德驻防待命。1943年春,该军参加 鄂西会战 后,由湖南调往云南弥渡、蒙化地区,加入中国远征军作战序列,隶属第20集团军指挥,先后参加了中国驻印军打通中印公路的作战、滇西反攻战和中国远征军第2次入缅作战等。1945年春,国民党军调整军队建制时,该军隶属中印公路东段警备司令部。同时,将新组建 中央军 嫡系部队荣誉第2师由第5集团军改隶该军。此时,周福成任军长,赵锡庆、赵镇藩任副军长。下辖第116师、第130师和荣誉第2师。同年8月,抗日战争胜利后,该军调往越南河内、 海防 、 谅山 、北宁、富寿等地,接受日军投降