国民革命军第五集团军，于1937年8月中旬奉令组建，首任集团军总司令为顾祝同、副总司令为上官云相，下辖第八军、第一军、第二十六军、第五十七军等部，属抗日战争第五战区指挥管辖，淞沪会战爆发后，第八军、第一军等分别编入其他集团军战斗序列，顾祝同也调任抗日战争第三战区副司令长官，直接指挥淞沪会战。

1937年8月中旬奉令组建。

1938年夏，于学忠任第五集团军总司令，下辖其基本部队第五十一军和宋希濂的第七十一军。1938年底，于学忠奉令率部组建鲁苏战区。后第五集团军番号调归第二战区，由驻守山西省南部中条山的中国军队编组而成，集团军总司令为曾万钟、副总司令刘茂恩，下辖北伐时就存在的朱培德系统滇军第三军、刘茂恩的河南土著部队第十五军、高桂滋的陕北地区土著部队第十七军，其基本部队为第三军。

1941年初，第五集团军及中条山战区部队划归抗日战争第一战区指挥。此时，第五集团军仅指挥第三军和第九十八军。1941年夏中条山战役中，第五集团军总部及其主力第三军遭到惨重失败，第三军军长唐淮源、该军主力师第十二师师长寸性奇及大量官佐阵亡，1941年夏末，第九十八军在与日军作战中失利，9月29日，军长武士敏阵亡。后该集团军番号被撤销。

1943年4月后，第五集团军番号在昆明行营恢复，集团军总司令为杜聿明，下辖国民党第五军、第八军等部，其基本部队为第五军，该军是中国陆军第一支机械化部队，是军事委员会直辖的机动主力作战部队，1939年底曾在广西昆仑关用苏式装备全歼日军主力第五师团第二十一旅团，击毙旅团长中村正雄。后参加第一次入缅远征军，著名的抗日殉国将领戴安澜就是第五军第二○○师师长。