1939年11月20日由粵軍一部奉令組建，集團軍總司令為葉肇，下轄其兼任軍長的基本部隊國民革命軍第六十六軍，包括官禕的第一五九師和宋士台的第一六○師，組建後即奉令赴廣西參加桂南會戰，受抗日戰爭第四戰區的指揮管轄，曾在反攻南寧和賓陽地區的戰鬥中參加對日作戰。此次會戰結束後，該集團軍總司令葉肇因作戰不利被扣押，交軍法審判。第三十七集團軍番號撤銷。

重新組建: 1942年6月

陶峙岳1942年6月 – 1944年4月 無

丁德隆1944年4月 – 1945年12月 無

1944年初，第三十七集團軍番號在胡宗南的第八戰區恢復使用。丁德隆為集團軍總司令，韓錫侯、王文彥為副總司令，下轄羅歷戎的國民革命軍第36軍、袁樸的國民革命軍第80軍和彭杰如的國民革命軍新編第七軍。1944年豫中會戰爆發後，抗日戰爭第一戰區部隊損失慘重，第一戰區司令長官蔣鼎文、副司令長官湯恩伯被撤職，後胡宗南代理第一戰區司令長官，故第三十七集團軍改歸第一戰區指揮管轄。

劉戡1945年12月 – 1946年8月 無

改稱整編第二十九軍: 1946年8月