在抗日战争中，孙蔚如指挥的国民革命军第17路军在多个战役中英勇抵抗，付出了惨重的代价。1937年，第38军赵寿山的第17师和教导团在娘子关战役中与日军激战九昼夜，教导团牺牲惨重。529旅在忻口战役中坚守阵地，损失过半，其中1057团的共产党员损失大半。1938年，孙蔚如部改编为第4集团军，转战晋南中条山，与日军进行了多次惨烈的战斗，如“血战永济”、“六六战役”和“望原会战”，其中102团团副杨法震、教导团团副魏鸿纪牺牲，177师新兵团800壮士集体跳崖壮烈牺牲。
1940年，第4集团军配合八路军的百团大战，破坏敌后交通线。1940年10月，该部转防河南，与日军在广武展开激战，17师伤亡2280多人。1944年，第4集团军在河南战役中英勇阻击日军，如虎牢关战役和豫西战役中，部队表现出色，共产党员张国华、余得水等以身殉职。武士敏率领的第98军坚守山西，与八路军紧密合作，多次挫败日军进攻，直至武士敏在中条山战役中壮烈牺牲。
王劲哉部，如独立第20旅，也积极参与抗战，王劲哉本人在台儿庄会战中立功，后任新编第35师师长。然而，他的部队在武汉会战后面临重组，部分被编入其他部队，如382旅在李俊彦带领下坚守洛阳，直到沦陷。王劲哉在1943年试图收复汉口的计划失败后，一度被俘，后在敌后坚持游击战直到抗战胜利。暂编第6师在1945年被收编。
国民革命军第 十七路军是由杨虎城组建的一支革命力量。后被改编进入解放军行列。