第四集团军1937年8月中旬奉令组建，首任集团军总司令为蒋鼎文，下辖第二军的第三师、第八十师及独立旅等部，属第四战区指挥管辖。淞沪会战后期，该集团军的第二军曾赴上海参战。1938年7月，该集团军管辖第八十军的第七十五师和第八十师，驻守福建，后该地防务及部队改归陈仪为主任的闽绥靖区和第二十五集团军指挥。第四集团军的番号转而划归第二战区，由原杨虎城将军第十七路军出陕抗日并在著名的娘子关战役和坚守中条山诸战中屡立战功的部队为主扩编而成，集团军总司令为孙蔚如、副总司令为李家钰，下辖第三十八军、第九十六军、第四十七军，驻防山西南部。1940年，李家钰率第四十七军脱离第四集团军，另行组建第三十六集团军。1941年起第四集团军转归第一战区指挥管辖。中条山战役后，第四集团军退过黄河，驻守河南。1943年夏，gmd中央嫡系第十四军加入第四集团军战斗序列。尔后，gmd中央以明升暗降手法将第四集团军主力第三十八军军长赵寿山调任其嫡系第三集团军总司令，任命黄埔生张耀明为第四集团军副总司令兼第三十八军军长。1944年中原会战时期，第四集团军在登封、汜水一线战斗中曾给予日军以沉重打击。1945年7月17日，又以提升孙蔚如为第六战区司令长官为由，将其调离第四集团军，旨在控制和分化杨虎城的旧部。
第五集团军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，顾祝同也调任第三战区副司令长官，直接指挥淞沪会战。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，由驻守山西南部中条山的中**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。
第六集团军1937年8月上旬由晋绥军部队编组而成，首任集团军总司令为杨爱源，副总司令为孙楚，下辖第三十三军、第三十四军等部，该集团军在整个抗战时期始终归第二战区指挥管辖，在山西境内作战，曾参加过平型关会战、忻口会战等。其第三十三军第二○三旅旅长梁镜斋、第一九六旅旅长姜玉贞分别在茹越口战斗、原平保卫战中阵亡殉国。1939年，第六集团军总司令为陈长捷，下辖第六十一军和第八十三军等部，曾发动过**的“晋西事变”。1940年后，杨爱源又接任该集团军总司令，后该集团军一直辖有第十九军和第二十三军。
