抗日戰爭
1938年4月由川系劉湘集團新組建了第72軍，王陵基任軍長，韓全朴任副軍長，隸屬第30集團軍。參加了武漢會戰、南昌會戰、第一次長沙會戰和1939年冬季攻勢等作戰。1940年2月，韓全朴升任軍長，陳良基任副軍長，先後參加了上高會戰和第2次、第3次長沙會戰。1943年2月，傅翼任軍長，湯敏時任副軍長，先後參加了鄂西會戰、常德會戰和湘粵贛邊區作戰。1945年8月，抗日戰爭勝利後，該軍改隸第27集團軍。
解放戰爭
1946年5月，國民黨軍進行整編時，第72軍改稱整編第72師，軍長傅翼被免職，另調中央軍陳誠軍事集團之嫡系將領、第94軍副軍長楊文瑔繼任該整編第72師師長，祝順鯤任副師長,下轄原第34師改編為整編第34旅，李則堯任旅長；新編第13師改編為新編第13旅，楊本固任旅長；新編第15師改編為新編第15旅，江濤任旅長。此次整編後該軍參加了中原戰場與解放軍的作戰，8月在鄂豫皖邊地區“圍剿”解放軍鄂東獨立第二旅，致使解放軍獨二旅損失慘重，主力滅失。
1947年初該軍奉命由湖北調入河南戰場，在河南民權的野雞崗、柳河等地與解放軍作戰，成功解救被劉伯承部包圍的整編第85師，為此，楊文瑔得到委員長蔣介石的通令嘉獎。
此後，該軍奉命轉入華東戰場，隸屬王敬久的第2兵團，參加了對山東解放區的重點進攻，一路北上，在山東的濟寧、東平、寧陽、肥城等地與解放軍作戰，1947年3月30日攻占山東泰安，4月20日遭到解放軍三個縱隊（約7個師）和一個榴彈炮團的圍攻（泰蒙戰役），除新編十五旅因駐守肥城逃過此劫外，該師師部、師直屬部隊和整編第34旅、新編第13旅在泰安城被人民解放軍全殲，中將師長楊文瑔、副師長祝順鯤等被俘。此次戰役後，國民黨軍重建整編第72師，調整編第10師副師長余錦源繼任該整編師師長，隸屬第1綏靖區。下轄：整編第34旅，陳漁浦任旅長；新編第15旅，江濤任旅長。
1948年3月，該師調至蘇北後編入區壽年第7兵團，擔任徐州守備任務，先後參加了益林戰役、豫東戰役等作戰。1948年9月，該整編師恢復第72軍番號，隸屬第2兵團。余錦源改任軍長，譚心任副軍長，許亞殷任參謀長（後由宋敬文繼任）。
1949年1月，該軍在淮海戰役第三階段作戰中被人民解放軍全殲於陳官莊地區。中將軍長余錦源、少將副軍長譚心、上校參謀長宋敬文等向人民解放軍投誠，原少將參謀長許亞殷投降後又化裝逃逸。
1949年春，國民黨軍為加強後方的軍事力量，在四川重建該軍，隸屬第8編練司令部（即第22兵團）。郭汝瑰任軍長，卿雲燦任副軍長，徐孔嘉任參謀長。該軍重建後，奉命駐守四川瀘州、宜賓地區。同年11月，人民解放軍發起西南戰役。12月11日，該軍在第22兵團司令官兼該軍軍長郭汝瑰的率領下通電起義，接受人民解放軍的改編。
