1927年3月,第十軍開赴安徽安慶一帶,受江左軍總司令李宗仁節制。5月1日,蔣介石決定“三路北伐”第十軍隸屬第3路軍繼續北伐。5月初,擴編國民革命軍第三軍及國民革命軍第九軍(獨立第十六師擴編為第九軍,金漢鼎任軍長,下轄 第二八師,師長韋杵;第二九師,師長周志群。是時,武漢國民政府北伐,第九軍留守江西九江。)編成國民革命軍第五路軍,朱培德任總指揮。至5月底,相繼攻克舒城、懷遠等。此時,第十軍又收編直軍章兢武部為新編第4師,章兢武任師長。6月,第十軍攻占徐州後,沿津浦路向山東進擊直魯聯軍,先後攻占臨城、滕縣,進逼兗州。此時,武漢政府舉兵討蔣,各軍沿江東下,向南京進發。蔣介石急調山東前線部隊南下對付武漢政府軍,直魯聯軍乘機反攻,第十軍從徐州潰退,損失甚鉅。教導第3師、新編第4師全部被殲;教導第1師被唐生智收編,改編為教導第2師;教導第2師編入第11軍。
8月1日,中國共產黨南昌起義後,第九軍將原滇軍楊如軒部編成第二十七師,隸屬該軍鎮壓南昌起義部隊。後因該軍對南昌起義部隊南撤阻擊不力,蔣介石下令撤銷第九軍番號,將其縮編為第十二師。第九軍番號第二次撤銷。
8月初,第十軍退守合肥後,蔣介石召王天培去南京,以作戰不力,輕失徐州為由,將王天培槍殺。該軍軍長由楊勝治代理。此時,第十軍下轄第28、第29、第30師。不久,第十軍奉命撥歸第2路總指揮白崇禧指揮。10月,白擬將第十軍縮編成兩個師編入第13軍(白兼軍長),遭到第十軍官兵的反對。12月,第28師在安徽當滁譁變,由周誌群率領去南昌投靠第九軍金漢鼎部,編為第九軍第29師。
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1938年8月,以第十六軍殘部重建第16軍,由中央軍嫡系第四六軍第二八師 師長董釗任第十六軍軍長,李英任副軍長。其所屬第二八師 亦由第四六軍轉隸第十六軍,董釗仍兼任師長。第十六軍重新編成後,參加了武漢會戰 。


