在国民革命军的编制序列中，历史上曾先后出现过3个第45军。

建国豫军樊钟秀部组成的第45军、川军邓锡侯部组成的第45军、南京警卫部队一部组成的第45军。

前身是樊钟秀所属的陕西地方部队。1912年2月，樊钟秀参加了豫军总司令李亚东组织的北伐失败后，逃往宜川县。后樊钟秀被拥为土匪首领，活动于洛川、甘泉县、富县一带。1916年，樊钟秀的土匪武装被陕西省总督陈树藩收编，并参与反对袁世凯复辟活动。1918年2月，胡景翼组建“陕西靖国军”发起反段（祺瑞）讨陈（树藩）之战时，樊钟秀离开陈树藩投靠胡景翼的“靖国军”，任第2路军司令。后为直系吴佩孚收编。1923年4月，粤军总司令陈炯明叛变革命，吴佩孚令樊援陈。由于樊钟秀对孙中山久已仰慕，率部进至岳阳市、吉安县时，樊钟秀投奔广州革命政府，被孙中山委任“讨贼总司令”之职。

1924年1月，广州革命政府召开中国国民党第一次全国代表大会，樊钟秀当选为候补中央监察委员。同年4月，陈炯明再次叛乱，孙中山命樊为援东路作战军右路总指挥。樊军取海丰县，攻龙岗区、平湖，击败陈军，稳定了江东局势。9月，孙中山进驻韶关市，誓师北伐，委任樊为建国豫军总司令，下辖阎凤岗旅、任应歧旅和陈青云旅，全军3000余人。至1925年夏，该部扩编为4路：第1路李山林，第2路赵天青，第3路李万林，第4路赵振江。1926年7月，蒋介石曾任命樊钟秀为国民革命军第13军军长，但樊钟秀坚持以建国豫军的旗帜策应北伐。1927年国民政府任命樊钟秀为第45军军长。原辖第1、第2、第3、第4路，依次改编为第1、第2、第3、第4师。1928年3月，乘冯玉祥与奉军大战之机，率师北进，与4月进占汝州市、偃师区等地，围逼郑州市、洛阳市。冯玉祥急调山东省石友三、陕西宋哲元部联合击退樊军。此次战败后，樊率残部败退安徽涡阳、蒙城县一带，为保存实力，樊通电下野去上海市赋闲。

1930年初，阎锡山、冯玉祥合作反蒋，中原大战即将爆发。因此，蒋介石令樊钟秀回河南召县旧部相助，并委任樊钟秀为豫陕边防军总指挥。樊钟秀回许昌市召集旧部3个师，约4万人。同年3月冯玉祥策反并委任樊钟秀为第8方面军总司令，率部驻守荆紫关镇。为此，蒋介石亲自至许昌，以拨大洋15万元的条件，请樊移防荆紫关，让开许昌，以便直取郑州冯部大本营。当樊拒绝蒋介石的收买后，蒋介石便令第5军团何成浚部徐源泉、上官云相等3个师攻临颍县，樊军不支，退守许昌。冯玉祥虽多次派兵增援，但仍不能扭转战局。6月4日，樊到南关视察战况，回城至南门时，被蒋机炸死。该军番号撤消，部队溃散。

前身是邓锡侯所属的第28军。1935年5月，蒋介石为加强围追堵截中国工农红军长征的力量，将川军邓锡侯第28军改编为第45军。邓锡侯任军长，牛锡光任参谋长。下辖：第125师，陈鼎勋任师长；第126师，黄隐任师长；第127师，马毓智任师长；第128师，邓锡侯兼任师长；第131师，陈离任师长。

1937年8月，抗日战争全面爆发后，该军隶属第22集团军。邓锡侯任第22集团军总司令兼第45军军长时，被整编为3个师和2个独立旅。其中：第125师，陈鼎勋任师长；第126师，黄隐任师长；第中国人民解放军第127师，陈离任师长。同年9月初至1938年1月，先后参加了晋东阻击日军作战，津浦路北阻止日军南下作战和藤县保卫战等。1938年4月，45师扩编成第45、第95军两个军。其中，陈鼎勋任第45军军长，下辖：第125师、第127师；原辖第126师拨归第95军。此次整编后，在抗战期间，转战山东省、河南省、湖北等省区，先后参加了鲁南战役、信阳战役、罗山战役、武汉外围要塞保卫战、大洪山西麓阻击战、鄂北会战、枣宜会战、豫南会战、常衡作战、老河口保卫战等。1945年8月，抗日战争结束后，中国国民党军队进行整编时，番号被撤消，陈鼎勋改任第中国人民解放军第四十七集团军军长，原辖第125师、第中国人民解放军第127师改隶归第47军建制。

前身是南京国民政府的警卫部队一部。1948年春，蒋介石为加强长江沿岸的军事力量，将南京3个警卫团编成南京警卫部队第45师，以青年军第207师副师长赵霞任师长。同年6月，该师扩编为整编第45师，赵霞任师长。下辖：整编第97旅，王晏清任旅长；整编第102旅，陈阵任旅长。1948年9月，国民党军重新规定序列和番号，整编第45师扩编为第45军，隶属首都卫戍总司令部，驻守南京市区和江宁区地区。赵霞任军长，下辖：第97师，王晏清任师长；第102师，陈阵任师长；第312师（新组建），钟遒彤任师长。1949年2月，该军第97师师长王晏清率部在南京西郊采石附近起义，军长赵霞因此被撤职查办后，南京（首都）卫戍副总司令陈沛兼任军长。同年4月，解放军发起渡江战役后，该45军第102、第312师向南逃窜。同月26日，45军被人民解放军歼灭在广德市地区。