民國16(1927)年5月初，擴編為國民革命軍第三軍及國民革命軍第九軍，編成國民革命軍第五路軍，朱培德任總指揮。國民革命軍第三軍由王均任軍長。編成均以桂系(李宗仁)為主要攻擊對象。8月1日，被南昌起義部隊殲滅一部。

民國17(1928)年春，國民革命軍重組戰鬥序列，渡過長江，繼續北伐，朱培德將軍受任為第一集團軍第五路軍總指揮，由總司令蔣介石親自統率，下轄第三軍和第九軍兩支勁旅，第三軍軍長由王均將軍升任。國民革命軍北伐完成，國家宣告統一。

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1929年3月，蔣介石以陸海空軍總司令的名義，為了即將開打的蔣桂戰爭，將全國部隊改編為路軍。這一建制至1937年9月廢除，改編為集團軍。

第五路軍：由唐生智舊部編成。總指揮唐生智/何成浚/王金鈺。

1929年10月，國民政府為加強討伐西北軍的力量，以第四七師、第五四師在南京組成第十軍，隸屬第五路軍。楊杰任軍長，張子貞任參謀長，下轄：第四七師，王金鈺任師長；第五四師，魏益三任師長。第十軍組成後，即由南京開赴河南許昌，參加討伐西北軍的作戰。11月初，第十軍沿隴海路西進，先後攻占洛陽、潼關等地。此時，由於唐生智在鄭州宣布討蔣，第十軍停止西進。不久，軍長楊杰調任洛陽行營主任，第十軍房荒撤消，所屬部隊編散。

1931年，上官雲相任第五路軍總指揮，第九軍隸屬第五路軍，參與第2、第3次圍剿中央蘇區。