1927年3月，第十軍開赴安徽安慶一帶，受江左軍總司令李宗仁節制。5月1日，蔣介石決定“三路北伐”第十軍隸屬第3路軍繼續北伐。5月初，擴編國民革命軍第三軍及國民革命軍第九軍(獨立第十六師擴編為第九軍，金漢鼎任軍長，下轄 第二八師，師長韋杵；第二九師，師長周志群。是時，武漢國民政府北伐，第九軍留守江西九江。)編成國民革命軍第五路軍，朱培德任總指揮。至5月底，相繼攻克舒城、懷遠等。此時，第十軍又收編直軍章兢武部為新編第4師，章兢武任師長。6月，第十軍攻占徐州後，沿津浦路向山東進擊直魯聯軍，先後攻占臨城、滕縣，進逼兗州。此時，武漢政府舉兵討蔣，各軍沿江東下，向南京進發。蔣介石急調山東前線部隊南下對付武漢政府軍，直魯聯軍乘機反攻，第十軍從徐州潰退，損失甚鉅。教導第3師、新編第4師全部被殲；教導第1師被唐生智收編，改編為教導第2師；教導第2師編入第11軍。

8月1日，中國共產黨南昌起義後，第九軍將原滇軍楊如軒部編成第二十七師，隸屬該軍鎮壓南昌起義部隊。後因該軍對南昌起義部隊南撤阻擊不力，蔣介石下令撤銷第九軍番號，將其縮編為第十二師。第九軍番號第二次撤銷。

8月初，第十軍退守合肥後，蔣介石召王天培去南京，以作戰不力，輕失徐州為由，將王天培槍殺。該軍軍長由楊勝治代理。此時，第十軍下轄第28、第29、第30師。不久，第十軍奉命撥歸第2路總指揮白崇禧指揮。10月，白擬將第十軍縮編成兩個師編入第13軍（白兼軍長），遭到第十軍官兵的反對。12月，第28師在安徽當滁譁變，由周誌群率領去南昌投靠第九軍金漢鼎部，編為第九軍第29師。

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1938年8月，以第十六軍殘部重建第16軍，由中央軍嫡系第四六軍第二八師  師長董釗任第十六軍軍長，李英任副軍長。其所屬第二八師  亦由第四六軍轉隸第十六軍，董釗仍兼任師長。第十六軍重新編成後，參加了武漢會戰   。