國民革命軍北伐時期

1926年1月4日，黃埔軍校教導團擴編為教導師，師長王柏齡。1月20日，蔣介石辭軍長職，何應欽升任第一軍軍長，王柏齡任副軍長，蔣伯誠任參謀長，教導師改稱為第二十師。3月師長錢大鈞。1926年7月，國民政府統一廣東及廣西，國民革命軍第一軍第一師、第二師由副軍長王柏齡、參謀長蔣伯誠率領參加北伐，本師留駐廣東。9月3日，仍駐守廣東。1927年9月中旬，將北伐後留守廣東的第一軍第20師擴編組成國民革命軍第三十二軍。

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中原大戰後，南京國民政府時期

1929年5月，國民革命軍第二十師師長韓復榘背叛馮玉祥，投靠蔣介石，第二十師被擴編為國民革命軍第六軍。第六軍編成後，隸屬國民革命軍第三路軍，先後參加討伐湖北桂系和中原大戰。

1931年初，國民政府軍事委員會又以第三路軍第六軍第二十師與第十四軍第81師合編組成新的中原大戰，駐守山東兗州和濰縣地區，仍隸屬第3路軍編成，以孫桐萱任軍長，下轄：第二十師，孫桐萱兼任師長；第81師，展書堂任師長。1931年7月，第六軍隸屬國民革命軍第一軍團。1932年8月，第二十師駐防濟南地區。

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1937年8月，抗日戰爭爆發後，第十二軍參加了津浦路北段沿線之作戰。1938年6月，孫桐萱升任第3集團軍總司令後仍兼第十二軍軍長，劉書香任副軍長，隸屬第3集團軍。轄第二十師，週遵時任師長；第81師，展書堂任師長。同時，將撤消的第56軍第22師轉隸第十二軍。1938年至1941年間，第十二軍先後參加了徐州會戰、武漢會戰、1939年冬季攻勢作戰和1941年的豫南會戰等作戰。

1942年12月集團軍總司令兼軍長孫桐萱因反對蔣介石的內戰政策，被蔣以述職為由騙到重慶，隨後監禁，免去集團軍總司令和軍長職務，隨後，由賀粹之升任軍長，唐邦植、週遵時任副軍長。轄第二十師，週遵時任兼任師長；第二二師，張側民任師長；第81師，賀粹之兼任師長。1943年初夏，第十二軍第二十師轉隸蔣系暫編第9軍

中國抗日戰爭時期

1937年10月，因應中國抗日戰爭需要，該軍隸屬國民革命軍第三集團軍。1938年1月，韓復榘因抗戰不力被蔣介石槍斃，國民革命軍第六軍番號撤銷。 

1929年5月，國民革命軍第二十師師長韓復榘背叛馮玉祥，投靠蔣介石，第二十師被擴編為第六軍，韓復榘任軍長。國民革命軍第六軍軍編成後，隸屬國民革命軍第三路軍，先後參加討伐湖北桂系和中原大戰。1931年7月，第六軍隸屬國民革命軍第一軍團。1932年8月，該軍駐防濟南地區。

中國抗日戰爭時期

1937年10月，因應中國抗日戰爭需要，該軍隸屬。1938年1月，韓復榘因抗戰不力被蔣介石槍斃，第六軍番號撤銷。 

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1946年4月，第十軍隸屬第五綏靖區進行編制調整時，第八十九軍第二十師、新編第一師調歸第十軍建制。5月，國民黨軍進行整編，第十軍改編為整編第3師，軍長趙錫田改任師長，王輔任副師長，同時，將原轄第三師、 第二十師依次改編為整編第3旅，何竹本任旅長；整編第20旅，譚乃大任旅長。原新編第一師在此次整編中，調歸整編第七六師改為新編第1旅，黃永瓚任旅長。6月，國民黨軍發動全面進攻後，整編第3師奉命參加了阻擊中原解放軍突圍作戰。9月，整編第3師奉命調往山東，參加定陶戰役，整編第3師大部被晉冀魯豫野戰軍圍殲，師長趙錫田被俘。此次作戰後，整編第3師殘部又在豫北重建整編第3師，李楚瀛任師長。下轄：第3旅，何竹本任旅長；整編第20旅，譚乃大任旅長。該師重建後，先後參加了豫北戰役、豫西戰役、伏牛山東麓戰役、平漢隴海戰役等作戰。在平漢隴海戰役中，整編第3師大部在河南以南再次被晉冀魯豫野戰軍殲滅。

1948年1月，整編第3師殘部又在湖北重建整編第3師，覃道善任師長，張占魁任副師長。在此次重建後，整編第3師隸屬第十二兵團，奉命將第20旅調歸整編第十一師，