1938年初，張軫任第十三軍軍長。6月，湯恩伯升任國民革命軍第三十一集團軍總司令，張軫接任第20軍團長，王仲廉接任第十三軍軍長。此時，第十三軍下轄第二三師，李必蕃任師長；第110師，吳紹週任師長；新編第35師，王勁哉任師長。不久新編第35師改稱第一二八師。參加了 徐州會戰、武漢會戰。1939年初，國民黨軍在整編中，第十三軍奉命將第23師與第八五軍第八十九師對調建制關係；第一二八師脫離第十三軍建制，改隸湘鄂贛邊區游擊隊總指揮部；原國民革命軍第89軍第193師改隸第十三軍。此次整編後，第十三軍下轄第89、第110、第193師，留置桐柏山區游擊。1940年1月，張雪中任第十三軍軍長。同年4月，第十三軍第193師該隸國民革命軍新編第2軍，另將新組建的新編第1師列入第十三軍編制序列。1942年下半年，第十三軍第110師與國民革命軍第八五軍第4師對調建制關係，第110師改隸第八五軍。