在国民革命军的编制序列中，历史上曾先后出现过3个第37军。
一、江苏陆军陈调元第6师组成的第37军
该军前身是江苏陆军陈调元的第6师。1925年冬，北洋军阀孙传芳为起兵驱逐奉系军阀在江浙一带的势力，组成苏、浙、皖、赣、闽等“五省联军”发起浙奉战争。此次战争后，北京政府委陈调元为军务善后督办，率江苏陆军第6师入皖。陈率江苏陆军第6师入皖后，收编了皖军第1混成旅，列入该师建制。1926年，孙传芳为阻击北伐军的北伐，将江苏陆军第6师扩编为第5方面军，任命陈调元为总指挥。1927年3月，陈调元向国民革命军投诚，所部被改编为第37军，陈调元任军长。下辖：
第1师，岳盛宣任师长；
第2师，丁瀚东任师长；
第3师，安树珊任师长。
该军编成后属于北路军，并奉命参加北伐。1928年底，国民革命军缩编，该军番号被撤消，所属部队被缩编为第46师及第47师，陈调元兼任第46师师长。
二、湘军贺耀祖所属一部组成的第37军
该军前身是湘系军队贺耀祖部。1926年8月，贺耀祖率湘军第1师与湘军总司令赵恒惕决裂，其所部编为独立第2师。1927年3月，该独立石扩编为第8师。1932年8月，蒋介石为加强对中央苏区和红军的围剿：，将第8师扩编为第37军，毛炳文任军长。下辖：
第8师，毛炳文兼任师长；
第24师，许克祥任师长。
该军编成后，先后参加了对中央苏区和红军的第四、五次“围剿”等多次作战。1935年10月后，该军又参加了对中央红军主力长征后对留在赣省的红军游击队的多次“清剿”作战。1936年，该军奉命由江西调往甘肃，参加阻止红军三大主力会师的作战及“围剿”红军西路军的作战。
1937年8月，抗日战争全面爆发后，该军由甘肃调防上海，隶属第4预备军，参加对日的淞沪会战。在此次会战后，由于该军损失惨重，无力补充重建，该军保留番号，原辖第24师改隶第27军，第8师调归第76军建制。1938年初，国民党军进行整编，该军恢复编制，隶属第32集团军。同时，将原第46军第92军、第22军第50师及新组建的第197师调归该军建制。同年6月，军长毛炳文调任湘鄂川黔四省边区绥靖公署副主任，由黄国梁继任军长，许克祥任副军长。此时，该军下辖：
第50师，成光耀任师长；
第92师，陈烈任师长；
第197师，丁炳权任师长。
9月，该军由上海开赴湖北，隶属第31集团军，参加武汉会战。在此次会战中，该军与第92、第54军共同防御茅田河、燕庆、慈口一线，担任阻截日军西进的任务。此次战役后，该军由湖北调防江西，该军隶属第15集团军。1939年初，军长黄国梁调走后，第32军团长关麟征兼任该军军长，陈沛、许克祥任副军长。同时将该军原辖第50、第92、第197师三个师分别改隶第54、第99、第8军，另将第18军第60师，国民党军事委员会直辖第95师、第2军第140师改隶该军建制。此时，该军下辖：
第60师，陈沛兼任师长；
第95师，罗奇任师长；
第140师，宋思毅任师长。
同年3月，该军参加了南昌会战。5月，国民党军事委员会免去关麟征兼军长之职，由陈沛继任军长，梁仲江、罗奇任副军长。9月，该军奉命由江西移防湖南，参加了第1次长沙会战。1941年9月，该军隶属第30集团军，参加了长沙第二次会战，在麻林市西南地区协同第74军作战。此次作战后，该军撤至湖南湘阴整训。1942年1月，该军奉命参加长沙第三次会战，在汨罗江南岸设阵地顽强抵抗，后转至社港市、更鼓台、金井间山地，协同第78军自东北向西南攻击向长沙南犯的日军。此次作战后，该军奉命移防浙赣铁路一线。同年5月，该军参加了浙赣路会战。战后，撤回湖南整补。1943年4月，军长陈沛入中央训练团受训后，罗奇继任军长，杨彬、李棠任副军长。此时，该军隶属第20集团军。下辖第60、第95、第140师。同年11月至1944年，该军先后参加了常德会战、常衡会战和桂柳会战。1945年1月，参加湘粤赣边区之作战后，移防江西整训。同年6月，该军军长罗奇在赣西对日军追击作战中因指挥不力，被免去军长职，改任陆军第2集训处副处长，所属第37军番号被撤消，部队编散。
三、青年军第20、第204、第209师组成的第37军
该军前身是青年军一部。1949年春，国民党军加强对上海地区的防御作战力量，以青年军第202、第204、第209师合编组成第37军，罗泽闿任军长，下辖：
第202师，师长（姓名不详）；
第204师，龙啸声任师长；
第209师，师长（姓名不详）。
该军编成后，隶属淞沪警备司令部。同年4月，该军奉命参加江防战役，与第52、第75军沿长江一线共同担任防守苏州与上海地区的任务。4月下旬，此段长江防线被解放军突破后，该军奉命逐步退守上海西郊和市区，继续进行防守上海作战的任务，后在解放军解放上海市区的战斗中被全歼。
