主任劉峙（1945年12月20日至1946年9月），顧祝同（1946年9月－1948年5月）。

1946年初，國民黨軍進行整編時，第十五軍駐河南浙川，改番號為整編第15師。軍長武庭麟任師長，楊天民任副師長，尹作斡任參謀長，隸屬第4綏靖區，原下轄第64師改編為第64旅，劉獻捷任旅長；第144師該編為整編第144旅，祝夏年任旅長，麥宗禹任副旅長，胡柏生任參謀長。第十五軍改編為整編第15師後，由第四綏靖區改隸鄭州綏靖公署直轄，參加了對人民解放軍中原軍區部隊的中原圍追戰。在中原戰場作戰期間，該整編師第144旅與整編第76師之第135是旅對調建制關係，第135旅改隸該整編師建制，但仍留西北戰場，繼續由整編第76師指揮，參加西北戰場的作戰。1947年3月，第135旅羊馬河戰役中被人民解放軍全部殲滅，少將旅長麥宗禹被俘。此次作戰後，該整編師重建第135旅，奉命在隴海鐵路兩側和豫西地區與解放軍作戰，先後參加了阻擊解放軍進軍大別山的追擊和堵截戰役、豫西戰役、伏牛山東簏戰役等作戰。在阻擊人民解放軍進軍豫西的潼（關）洛（陽）間的豫西戰役中，其重建的第135旅全部、第64旅旅部及1個多團被人民解放軍全殲，第64旅少將副旅長王文才被俘。伏牛山東簏戰役中，該整編師師部及第64旅殘部在河南郟縣全部被殲，中將師長武庭麟、中將副師長姚北辰、少將副師長楊天民被俘。此次作戰後，由於整編第15師損失慘重，番號暫時被取消。