在国民党军的编制序列中，历史上曾先后出现过2个第72军。
一，该军前身是原国民政府警卫军第2师。1932年1月，国民政府警卫军第2师该称第88师，隶属国民革命军第五军。1933年3月，长城抗战结束后，第5军番号撤消，该师调往鄂豫皖地区，奉命参加了对鄂豫皖苏区“围剿”作战。1933年11月，“福建事变”爆发后，该师参加了对十九路军的镇压行动。此后，该师该隶国民革命军第13军，参加了对中央苏区的“围剿”作战。
1934年10月，中央红军长征离开根据地后，该军参加了对福建红军游击队的“清剿”作战。 1937年7月，抗日战争全面爆发后，国民党军队进行整编时，以第13军第88师为基础扩编组成第72军，下辖第88师，隶属国民革命军第九集团军。孙元良任军长兼师长。该军军组成后，先后参加了淞沪会战和南京保卫战。在南京保卫战中，军长孙元良在阵地被日军突破后丢下部队只身逃命，导致部队无人指挥而全军覆灭。此次作战后，该军番号被取消。
②二，1938年由川系刘湘集团新组建了第72军。1938年4月6日，刘湘将所属独立第12旅扩编组成新编第14师，并与新建的新编第13师合编组成第72军，任命王陵基（号方舟）为军长，28日王陵基被任命为国民革命军第三十集团军总司令，仍兼第72军军长，7月27日任命韩全朴（字守斋）为副军长。该军下辖：
新编第13师，刘若弼任师长；
新编第14师，范南煊任师长。
新组建的第72军是中央军旁系部队，隶属第30集团军。该军组成后，由四川调往湖北，参加武汉会战。1939年初，国民党军整编时，该军新编第13师与第78军新编第15师对调建制。此时，该军下辖新编第14师、新编第15师。此次建制调整后，该军先后开赴江西、湖南，参加了南昌会战、第一次长沙会战和1939年冬季攻势作战等。
1940年2月13日，韩全朴升任军长，陈良基任副军长，下辖：新编第14师、新编第15师编制不变。1941年3月至12月，该军先后参加了上高会战和第2次、第3次长沙会战。在此期间，新编第14师改番号为第34师。1942年4月，韩全朴调离，第30集团军总司令王陵基再次兼任军长，3月28日，该军新编第15师师长傅翼（字西屏）升任副军长。此时，该军下辖：
第34师，祝顺锟任师长；
新编第15师，江涛任师长。
1943年2月18日，王陵基不再兼任军长职，由副军长傅翼继任军长，同日，第78军副军长汤敏时（号逊甫），改任该第72军副军长。同年6月，国民党军队进行整编时，第78军被裁减，所属新编第13师、第16师编入第72军。此时，第72军下辖：
第34师，祝顺锟任师长；
新编第13师，唐郇伯任师长；
新编第15师，江涛任师长；
新编第16师，吴守权任师长。
此次整编后，该军参加了鄂西会战和常德会战。1945年春，该军新编第16师改隶第30集团军总部直辖，此时，该军下辖第34师、新编第13师、新编第15师参加了湘粤赣边区作战
。
1945年8月，抗日战争胜利后，该军改隶国民革命军第二十七集团军。1946年5月，国民党军进行整编时，第72军改称整编第72师，师长仍是傅翼，参谋长胡学熙。不久，傅翼被免职，另调中央军陈诚军事集团之嫡系将领、第94军副军长杨文瑔继任该整编第72师师长，下辖原第34师改编为整编第34旅，祝顺锟任旅长；新编第13师改编为新编第13旅，杨本固任旅长；新编第15师改编为新编第15旅，江涛任旅长。此次整编后该军参加了中原战场与解放军的作战。
1947年初该军奉命由湖北调入河南战场，参加了豫皖边战役。此后，该军奉命转入华东战场，隶属王敬久的第2兵团，参加了对山东解放区的重点进攻。在泰蒙战役中，该师师部、师直属部队和整编第34旅、新编第13旅在泰安城被人民解放军全歼，中将师长杨文瑔等被俘。此次战役后，国民党军重建整编第72师，调整编第10师副师长余锦源继任该整编师师长，隶属第1绥靖区。下辖：整编第34旅，李则尧任旅长；新编第15旅，江涛任旅长。
1948年3月，该师调至苏北后编入区寿年第7兵团，担任徐州守备任务，先后参加了益林战役、豫东战役等作战。1948年9月，该整编师恢复第72军番号，隶属第2兵团。余锦源改任军长，谭心任副军长，许亚殷任参谋长（后由宋敬文继任）。原整编第34旅恢复第34师番号，陈渔浦任师长；原新编第15旅改称为第233师，李芝任师长。同年12月，在淮海战役中，第16兵团所属新编第122师编入该军。此时，该军下辖第34师、第122师、第233师。1949年1月，该军在淮海战役第三阶段作战中被人民解放军全歼于陈官庄地区。中将军长余锦源、少将副军长谭心、上校参谋长宋敬文等向人民解放军投诚，原少将参谋长许亚殷投降后又化装逃逸。
1949年春，国民党军为加强后方的军事力量，在四川重建该军，隶属第8编练司令部（即第22兵团）。郭汝瑰任军长，卿云灿任副军长，徐孔嘉任参谋长。下辖：第34师，柏恒任师长；第233师，赵德树任师长；新编第34师，萧烈任师长。该军重建后，奉命驻守四川泸州、宜宾地区。同年11月，解放军发起西南战役。12月11日，该军在第22兵团司令官兼该军军长郭汝瑰的率领下通电起义，接受解放军的改编。
