組建: 1937年9月

1937年7月，抗日戰爭爆發後，第十八軍隸屬國民革命軍第十五集團軍，羅卓英任軍長，轄第11師，黃維任師長；第十四師，霍揆彰任師長；第67師，李樹森任師長；第94師，朱懷冰任師長。“淞滬會戰”爆發後，第十八軍奉命增援上海。

陳誠1937年9月 – 1937年11月 淞滬會戰

1937年8月中旬奉令組建，首任集團軍總司令為陳誠、副總司令為羅卓英，下轄羅卓英的國民革命軍第十八軍、劉和鼎的第三十九軍和俞濟時的第七十四軍，屬第三戰區指揮管轄，是參加淞滬會戰中國軍隊的主力作戰兵團之一，擔任左翼戰線作戰任務，曾在羅店地區頑強抗擊日軍，胡宗南的第一軍和霍揆彰的第五十四軍也加入過該集團軍的戰鬥序列。抗日戰爭是世界反法西斯戰爭的重要組成部分，中國抗日戰場是同盟國在亞洲地面作戰的主要戰場，中國抗日軍隊在八年對日作戰中，殲滅、消耗及牽制了日本法西斯的絕大部分陸軍，為第二次世界大戰及反法西斯戰爭的最後勝利作出了巨大的貢獻。在整個抗日戰爭中，中國陸軍先後編成40個番號的集團軍參加對日作戰。

8月15日，第94師率先趕到上海，其餘各師亦陸續趕到，參加寶山、羅店、瀏河一帶的防守。此時，陳誠任第15集團軍總司令，羅卓英任副總司令兼第十八軍軍長。淞滬會戰後，第十八軍奉命撤離上海，退至蘇、皖、浙邊區進行休整。同年10月，第十八軍第94師轉隸第7集團軍直屬。

擔任寶山縣城防守任務的第五十四軍第九十八師第二九二旅第五八三團姚子青營在與日軍的激戰中全營陣亡。第十八軍第六十七師第一一○旅旅長蔡炳炎、第九十師第二○七旅旅長宮惠民均在淞滬戰場陣亡殉國。1937年10月，羅卓英繼任第十五集團軍總司令，下轄吳奇偉的國民革命軍第四軍、羅卓英的國民革命軍第十八軍、夏楚中的第七十九軍、萬耀煌的第二十五軍和王東原的第七十三軍。

羅卓英1937年11月 – 1937年12月 無

陳誠1937年12月 – 1939年5月 武漢會戰   第一次長沙戰役

1938年夏，陳誠就任第九戰區司令長官，其基本部隊第十八軍隨其調至第九戰區，第四軍、第二十五軍也分別調入第九戰區其他集團軍戰鬥序列，參加武漢會戰，第十五集團軍番號撤銷。

薛岳1939年5月 – 1939年10月 無

關麟徵1939年10月 – 1940年7月 1939年冬季攻

1939年後，第十五集團軍番號在第九戰區恢復，關麟徵任集團軍總司令，下轄其基本部隊張耀明的第五十二軍、陳沛的第三十七軍和夏楚中的第七十九軍，曾參加第一次長沙會戰。後關麟徵率第五十二軍組建第九集團軍，第十五集團軍番號撤銷。

1941年春，第十五集團軍番號在第一戰區恢復使用，集團軍總司令為何柱國，副總司令為李仙洲，下轄李仙洲的第九十二軍和廖運澤的騎二軍。該集團軍曾參加中原會戰，其騎二軍騎八師副師長盧廣偉在阜陽戰鬥中陣亡殉國。1945年初，第十五集團軍劃歸第十戰區指揮管轄，何柱國任第十戰區副司令長官兼第十五集團軍總司令，集團軍副總司令為陳又新、徐梁，下轄騎二軍和周毓英的第五十一軍。

1940年7月撤銷