抗戰中
第二支新一軍，成名於抗戰，原為宋子文之稅警總團，後改編為國民革命軍新編第三十八師,孫立人和他的部下在仁安羌重創日軍主力33師團，是中國遠征軍入緬後第一個勝仗，及盟軍在亞洲戰場唯一的勝仗。孫立人以不滿一千的兵力，擊退數倍於己的敵人，救出近十倍於己的友軍，蔣中正頒發四等雲麾勳章表彰孫立人的戰績。美國羅斯福總統亦授予他豐功勳章，英王喬治六世則授予他英帝國司令勳章。
仁安羌戰後，英國方面決定棄守緬甸，撤往印度，新三十八師奉命掩護盟軍撤退。4月下旬，英軍撤過曼德勒後繼續向西逃往印度。由於英軍的潰退，導致了中國遠征軍陷入日軍包圍。中國遠征軍第一路軍副司令官杜聿明因對英國人的欺騙和不忠感到不滿，拒絕了時任中國戰區參謀長史迪威要他撤往印度的指示，而執行了蔣介石令他經野人山熱帶叢林北上撤回雲南的命令。孫立人則認為野人山屬瘴癘之區，縱橫千里，難以穿越，當機立斷率新三十八師向西撤往印度。由於日軍被杜聿明率領北上的大部隊所吸引，新三十八師在撤退途中比較順利地打垮日軍的阻擊。部隊裝備不但沒有損失，還收容了數以千計的難民和英印散兵。
杜聿明所率的第五軍因遭到日軍阻擊和追擊，喪失了穿越野人山的最好時機，半數葬送在野人山中，孫將軍得知後立刻派遣新三十八師搜尋並救出部分友軍轉而撤往印度。
5月底，孫立人率新三十八師到達印度邊境。英駐印邊防軍要求中國軍隊解除武裝，以難民身份進入印度。孫立人拒絕解除武裝。恰巧，為新三十八師在仁安羌解救過的英聯軍第一師師長正於當地醫院療傷，聞知孫立人部的情況後，即前往調解。第二天，新三十八師開進印度，英軍儀仗佇列隊奏樂，鳴炮十響以表歡迎。
1944-1945年，孫立人率新編成的新一軍進攻胡康河谷號稱“叢林作戰之王”的日軍第18師團，將之消滅。孫立人將軍屢克強敵，戰功卓著，其運用的戰術、顯示的戰力備受國內外各方肯定，有“東方隆美爾”之譽；而被打敗的日軍在緬甸戰後史料上，尊稱他為“軍神”。
1945年5月，孫立人率新一軍返抵廣西南寧，準備反攻廣州。同月，應歐洲盟軍最高司令艾森豪之邀，孫立人赴歐考察歐洲戰場，是中國唯一被邀請的高級軍官。8月15日，侵華日軍投降。9月7日，新一軍進入廣州，接受日軍第二十三軍投降，並建造新一軍印緬抗日陣亡將士公墓。嗣後，新一軍進行了休整和擴充，成為國軍五大主力之一，號稱“藍鷹部隊”、“天下第一軍”。
抗戰後
第二次國共內戰爆發後，1946年3月下旬，新一軍乘美艦在秦皇島登入，同時孫立人被派往美國參加聯合國軍事參謀團會議，由於東北戰事受阻，蔣介石急電孫立人返國指揮新一軍。5月18日，新一軍在孫立人將軍指揮下，向四平進攻，瓦解了杜聿明五個月來與共產黨東北民主聯軍林彪對峙的僵局，林彪執行毛澤東“讓開大路，占領兩廂”的命令退到公主嶺，孫立人一路前進，親率新五十師強渡遼河，攻擊公主嶺，林彪又北撤，五日內攻陷長春，隨後取回農安、德惠等戰略要地，進展順利。但在救援海城的問題上，孫立人與杜聿明發生了矛盾，孫立人沒有聽從作為長官的杜聿明的命令。
6月4日，孫立人親率新五十師渡過松花江，隔日攻取了陶賴昭堡，此時距哈爾濱僅六十公里，位在哈爾濱的中共黨政軍組織均已做好撤退準備，在孫立人即將攻進哈爾濱之時，中原戰場在馬歇爾以美國援華五億貸款為要挾調停下，國軍被迫退兵。張正隆的《雪白血紅》一書中寫道：“從當年的林彪到今天的老人，都說國民黨沒向江北推進是失算。否則，共產黨的日子將更難過。”
1947年孫立人陸續瓦解林彪五度下松花江的攻勢，德惠之役後，新一軍扼守松花江南岸的一個連及堅守德惠的五十師一四九團獲蔣介石賜名“中正連”、“中正團”，此時林彪部隊流傳“只要不打新一軍，不怕中央百萬兵”。但隨後，杜聿明屢次發電向蔣介石批評孫立人，加上美國參、眾兩院提出的《美國軍事援華法案》受到毛澤東等強烈反對而作罷，不得已，蔣介石將他升為東北保全司令部副司令長官虛職，暫時解除兵權，其新一軍軍長之職由黃埔出身的第50師師長潘裕昆接任。
同年7月，蔣介石將孫立人調離東北，出任陸軍副總司令兼陸軍訓練司令官，在南京成立陸軍訓練司令部，負責全國國防新軍訓練的重任。此訊息一傳到哈爾濱後，毛澤東開慶祝會道：“我們唯一的敵人被杜聿明趕走了，東北將是我們的天下了。”陳誠赴東北，拆散新一軍組成新一軍、新七軍、並把新一軍原有主要武器移交其他黃埔系將領。並且將原本已編入地方保全，接受日本精良訓練的原滿軍裁撤。使許多滿軍因頓時失去生活來源而紛紛加入共產黨軍隊，大大增加了共產黨在東北的實力。孫立人離開東北時，東北局勢雖已被動但尚未惡化至不可為地步，是國軍在東北唯一全身而退的主要將領。
孫立人離開後，潘裕昆任軍長，新六軍、新一軍則在1948年先後在東北遼瀋戰役中被包圍殲滅，新六軍軍長廖耀湘被俘。
紀念
1945年抗戰勝利後，新一軍在廣州白雲區曾建有“新一軍公墓”，由新一軍官兵出資，投降日軍興建；以紀念二萬七千名征緬時為國損驅之新一軍將士。公幕於1947年9月6日落成。文革期間屢受破壞。1993年方獲廣州市政府保護。現正計畫重建。
