組建: 1938年1月

楊森1938年1月 – 1945年1月 徐州會戰   武漢會戰   南昌會戰

第一次長沙戰役   1939年冬季攻勢  第二次長沙戰役  第三次長沙戰役

鄂西會戰   長衡會戰    桂柳會戰

1938年1月由川軍楊森部奉令編組而成，首任集團軍總司令為楊森，下轄其兼任軍長的基本部隊國民革命軍第20軍等部，屬抗日戰爭第五戰區指揮管轄。1939年6月，第二十七集團軍的部隊奉蔣介石密令，派兵包圍了新四軍設在平江嘉義的通訊處，挑起反共摩擦，製造了“ 平江慘案 ”

1938年1月由川軍楊森部奉令編組而成，首任集團軍總司令為楊森，下轄其兼任軍長的基本部隊國民革命軍第20軍等部，屬抗日戰爭第五戰區指揮管轄。曾參加徐州會戰。其第二十軍是楊森的起家部隊，1937年秋曾參加過淞滬會戰，在第十九集團軍的戰鬥序列中曾參加戰場左翼作戰。後第二十七集團軍奉令調往湖南，隸屬第九戰區指揮，曾參加武漢會戰。1939年6月，第二十七集團軍的部隊奉蔣介石密令，派兵包圍了新四軍設在平江嘉義的通訊處，挑起反共摩擦，製造了“ 平江慘案 ”。後李覺的國民革命軍第70軍、張德能的國民革命軍第四軍、方先覺的國民革命軍第10軍等部都曾加入過第二十七集團軍的戰鬥序列，第二十七集團軍參加過第一、第二、第三次長沙會戰、常德會戰及長衡會戰，在第二次長沙會戰中，該集團軍第十軍第一九○師副師長賴傳湘陣亡殉國。在常德會戰中該集團軍第十軍預十師師長孫明瑾陣亡殉國。1944年9月，該集團軍還調赴廣西，接受抗日戰爭第四戰區的指揮，參加桂柳會戰，此時，第二十七集團軍下轄楊漢域的第二十軍、丁治磐的國民革命軍第26軍和羅奇的國民革命軍第37軍。

李玉堂1945年1月 – 1946年5月 湘西會戰

1945年初，李玉堂就任第二十七集團軍總司令，下轄第二十軍和第二十六軍。1945年4月，第二十七集團軍的部隊編入中國陸軍總司令部直轄的、擔任戰略反攻任務的四個方面軍中的第三方面軍，後該集團軍的部隊參加了桂柳反攻戰役。

1946年5月 改編為整編第二十四軍