1938年10月13日由原平津抗战的第二十九军所改编的第一集团军的大部分部队奉令编组而成，首任集团军总司令为张自忠，下辖其兼任军长的第五十九军、冯治安的第七十七军和曹福林的第五十五军，驻防鄂北地区，属第五战区指挥管辖。
抗战时期中国陆军第三十三集团军第33集团军作为第五战区的主力兵团之一参加过著名的随枣战役和枣宜战役，1940年5月16日，第三十三集团军总司令张自忠在率部参加枣宜会战时被日军包围于湖北省宜城县南瓜店，后在激战中阵亡殉国。他是亲临前线参加对日作战而阵亡的军阶最高的将军，后被国民政府追赠上将军衔。张自忠阵亡后，冯治安继任第三十三集团军总司令，后刘和鼎的第三十九军曾加入过该集团军的战斗序列。1941年第三十三集团军参加过第二次长沙会战策应作战。1941年后，第三十三集团军奉令调归第六战区指挥管辖，后参加过鄂西会战、常德会战外围作战、豫西鄂北会战等战役。自1944年起，冯治安的第三十三集团军在第六战区的指挥下一直管辖刘振三的第五十九军和何基沣的第七十七军。
1939年1月14日奉令组建，首任集团军总司令为第十战区司令长官蒋鼎文兼任，副总司令为胡宗南。下辖李文的第九十军、范汉杰的第二十七军等部，驻防陕西，属第十战区指挥管辖。1940年初，第三十四集团军调归第一战区指挥管辖，胡宗南继任该集团军总司令，宋希濂、陶峙岳任集团军副总司令，下辖丁德隆的第一军、董钊的第十六军，李铁军的第七十六军、赵锡光的第三十六军和孔令恂的第八十军，驻防豫陕交界地区。其中第一军为该集团军的基本部队和胡宗南的起家部队，并且源于黄埔军较的“党军”，故被视为嫡系中的“嫡系”。日军也将其视为第八战区的“核心部队”。第一军曾在1937年参加淞沪会战，取得相当战绩，后在河南武胜关一线对日作战不利，随即退回陕西。1941年初，该集团军第八十军奉令渡过黄河，增援中条山区中国抗日部队。1941年5月初，日军发动中条山战役，第八十军新编第二十七师遭到惨重失败，师长王竣、副师长梁希贤、参谋长陈文杞均阵亡殉国。1942年后，第三十四集团军又调归第八战区指挥管辖。1944年初，李延年任第三十四集团军总司令，下辖张卓的第一军、李正先的第十六军和李文的第九十军。1944年春中原会战爆发后，该集团军第一军、第十六军及其他部队曾自陕西开进豫西抵抗日军。第八师副师长王剑岳在战斗中阵亡殉国。后该集团军又调归第一战区指挥管辖，胡宗南代理第一战区司令长官，李文任第三十四集团军总司令，李明灏、周体仁为副总司令，下辖罗列的第一军、李正先的第十六军和严明的第九十军。
