国民革命军第二十七集团军是1938年1月由川军杨森部奉令编组而成，首任集团军总司令为杨森，下辖其兼任军长的基本部队国民革命军第20军等部，属抗日战争第五战区指挥管辖。1939年 6月，第二十七集团军的部队奉蒋介石密令，派兵包围了新四军设在平江嘉义的通讯处，挑起反共摩擦，制造了“平江惨案”。

抗日战争是世界反法西斯战争的重要组成部分，中国抗日战场是同盟国在亚洲地面作战的主要战场，中国抗日军队在十四年对日作战中，歼灭、消耗及牵制了日本法西斯的绝大部分陆军，为第二次世界大战及反法西斯战争的最后胜利作出了巨大的贡献。在整个抗日战争中，中国陆军先后编成40个番号的集团军参加对日作战。

曾参加徐州会战。其第二十军是杨森的起家部队，1937年秋曾参加过淞沪会战，在第十九集团军的战斗序列中曾参加战场左翼作战。后第二十七集团军奉令调往湖南，隶属第九战区指挥，曾参加武汉会战后李觉的国民革命军第70军、张德能的国民革命军第四军、方先觉的国民革命军第10军等部都曾加入过第二十七集团军的战斗序列，第二十七集团军参加过第一、第二、第三次长沙会战、常德会战及长衡会战，在第二次长沙会战中，该集团军第十军第一九○师副师长赖传湘阵亡殉国。在常德会战中该集团军第十军预十师师长孙明瑾阵亡殉国。1944年9月，该集团军还调赴广西，接受抗日战争第四战区的指挥，参加桂柳会战，此时，第二十七集团军下辖杨汉域的第二十军、丁治磐的国民革命军第26军和罗奇的国民革命军第37军。1945年初，李玉堂就任第二十七集团军总司令，下辖第二十军和第二十六军。1945年4月，第二十七集团军的部队编入中国陆军总司令部直辖的、担任战略反攻任务的四个方面军中的第三方面军，后该集团军的部队参加了桂柳反攻战役。