部编成，又称第三军团。
抗战爆发时说是一个军团，实际上只辖第40军，而第40军下辖的只有第39师一个师，再加一个补充团，也就是说，名义上是一个军团，实际兵力只有1个师又1个团。
1937年9月由庞炳勋将军担任第二军团长兼40军军长，马法五任第39师师长，李振清任补充团团长。
临沂血战后，40军调后方整训。军委会考虑到40军作战表现优异，庞炳勋抗战有功，便将原属于东北军，西安事变时投靠中央系的第106师划归第40军。这下，40军下面终于不再只有一个独苗39师了，总算有了两个师。
庞炳勋和第40军因临沂保卫战而被后人所熟知，但大多数人不知道，40军与日军第一次作战并不是在临沂，而是在津浦线北段的河北沧州附近，时间为1937年9月底。这次阻击战，40军面对的是日军第10师团。
在日军第10师团一部的战斗详报中这样评价40军的：“该部（40军）的素质与战法和之前交战的37师（29军冯治安师）相比逊色，但同样在固守阵地时显得极其顽强...在（日军）攻势停顿或稍作整理时，（40军）便会用敢死队进行反复的逆袭，进行白刃战企图夺回阵地。”
沧州阻击战之后，40军经补充休整后驻防临沂。这一次与日军第5师团作战，40军同样表现相当顽强，日军21联队称40军“抗战意识特别强烈。”在日军第11联队对攻击临沂时描述中是这样写的：“支/那守军面对攻击进行着殊死的抵抗，皇军接近时便猛烈的投掷手榴弹进行战斗...”
40军官兵也正是靠着“特别强烈的抗战意识”和殊死的手榴弹近战，最终赢得了临沂保卫战的胜利。庞炳勋也因此战荣获青天白日勋章。
徐州会战后，庞炳勋部被派往山西晋南陵川一带建立根据地，扎根在
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