組建
陸軍獨立第二十旅於一九三八年三月在廣東的肇慶地區成立的。旅轄三個步兵團及一個特務營。旅長陳勉吾，原是第四路軍總部參謀處長，保定及陸大出身，曾得到余漢謀的寵信。獨二十旅原先是以機械化旅為編裝目標的（實際上只是以摩托化為目標），並以新軍的姿態出現。但機械化旅沒有編成，只旅部有摩托指揮車，團則未有。不過該旅在幹部調配及一般裝備方面，還是得到一些優先的。該旅第一團團長張守愚，第二團團長陳杰夫，第三團團長張琛及參謀長陳克強，這些團以上幹部，除第二團團長陳杰夫外，均是陸大出身。其他軍官，絕大多數都是軍官學校畢業的。但士兵卻全是新兵，訓練不足（入伍時間參差不齊，一般是半年左右，少的是三個月，最少的不到一個月。因訓練時間短，有些連實彈射擊還沒有實施過）。
獨立第二十旅在裝備方面，按當時的標準是比較好的。計每步兵連有輕機九挺，每營有重機槍四至六挺，每團有八二迫擊炮四至六門。在通信方面，步兵營有交換總機，有線通信可直達至步兵連。這在其他單位，當時還是末能完全做到的。此外旅部還配有大小汽車及機車等作為指揮及運輸工具。
該旅在高要編成後不久，即按第四路軍新的戰鬥部署，將旅部及第二團調駐佛山附近，並參加中山縣及佛山一帶的國防工事構築。第一團駐高要縣，第三團駐三水縣，各團的主要任務則是繼續補充及訓練。
抗戰
一九三八年十月初，日寇在華中地區的侵略部隊已逼近武漢。十月十日下午五時許，該旅旅長陳勉吾突然接到第四路軍總司令余漢謀的特急手啟電報轉來蔣介石的命令，說武漢情況緊急，著獨立第二十旅迅即開赴武漢參加作戰。
獨立第二十旅全旅，於十月十一日夜晚，在廣州附近集中完畢，正整裝待命北上武漢參戰。而十一日當晚在廣東惠陽縣的澳頭附近海面，卻發現日敵大量兵艦到達。十二日拂曉，敵陸軍及海軍陸戰隊即開始在澳頭稔山兩地分別登入。這時，第四路軍總司令余漢謀，才命令獨立第二十旅停止北上，在廣州附近待命。
十月十三日，日寇登入的主力部隊即由淡水向惠陽縣城挺進。當日獨立二十旅，卻受命向東莞方向進出，支援廣九鐵路方面的作戰。旋調到增城東北的正果，以策應增城方面的作戰。
全旅於二十日上午八時左右在正果東南方各高地展開完畢。這時敵人正在急進，雙方即展開激戰。雖然第三團團長張琛丟棄隊伍，自己繞路向後方逃走，第二團團長陳杰夫帶領隊伍迷失方向，致未能及時到達預定的位置，旅長陳勉吾也一度動搖後撤，但在黃韜遠、吳膺朝等廣大愛國官兵的浴血奮戰下，擊退了日軍的進攻，取得了正果之戰的勝利。
日寇進入廣州後，在其廣播中所聲稱的“皇軍此次進攻廣州如入無人之境，只是在正果附近被蚊子咬一口”。這樣獨二十旅就是在廣增戰役中曾打敗過敵人的隊伍，而陳勉吾當然就成為第四路軍中，唯一的打敗日寇的指揮官。
改編
獨立第二十旅戰後整編時，縮減為兩個團，原來第二、第三兩團長張琛和陳杰夫均免職，仍以張守愚為第一團團長，並以旅參謀長陳克強為第二團團長。不久陳勉吾調廣東省軍管區做參謀長，獨二十旅改為普通旅，編入第一五一師建制，並以原第一團團長張守愚升任旅長。
