1935年10月第20軍正式編入政府軍轄制，整編以後團以上作戰序列如下：
第20軍，軍長楊森，參謀長劉鏞
第133師，師長楊漢域，副師長葉濟，參謀長冉裔
第1旅，旅長高德周，轄第1團、第2團
第2旅，旅長周翰熙，轄第3團、第4團
第134師，師長夏炯，副師長李朝信，參謀長王漁蟠
第3旅，旅長劉席涵，轄第5團、第6團
第4旅，旅長李朝信（兼），轄第7團、第8團
第135師，師長楊漢忠，副師長楊幹才，參謀長郭大樹
第5旅，旅長楊幹才（兼），轄第9團、第10團
第6旅，旅長羅潤德，轄第11團、第12團
教導團，團長楊鑒黎
1937年夏初，第20軍整編后作戰序列如下：
第20軍，軍長楊森，副軍長夏炯，參謀長鮮光俊
第133師，師長楊漢域，副師長葉濟，參謀長冉裔
第397旅，旅長周翰熙，轄第793團、第794團
第399旅，旅長劉席涵，轄第797團、第798團
第134師，師長楊漢忠，副師長李朝信，參謀長郭大樹
第401旅，旅長羅潤德，轄第801團、第802團
第402旅，旅長楊幹才，轄第803團、第804團
手槍團，團長楊漢印
1939年1月31日，楊森升任第9戰區副司令長官兼27集團軍總司令，第20軍軍長改由楊漢域接任，其作戰序列如下:
第20軍，軍長楊漢域，副軍長夏炯，參謀長楊鑒黎
第133師，師長夏炯（兼），副師長周翰熙，參謀長蘇直方
轄第397團、第398團。第399團
第134師，師長楊幹才，副師長劉席涵，參謀長郭大樹
轄第400團、第401團、第402團
1944年年底，第20軍在貴州整編，其作戰序列如下：
第20軍，軍長楊幹才，副軍長劉席涵，參謀長卿承德
第133師，師長周翰熙，副師長陳親民、龍琳，參謀長蘇直方
轄第397團、第398團。第399團
第134師，師長伍重嚴，副師長郭大樹、陳去惑，參謀長朱泰安
轄第400團、第401團、第402團
抗戰勝利后，第20軍進駐湖南衡陽，1946年7月整編為第20師
1948年9月，整編第20師恢復第20軍番號，其戰鬥序列如下：
第20軍，軍長楊幹才，副軍長陳親民，參謀長胡顯榮（代）
第79師，師長楊漢烈，副師長熊慕岳，參謀長不詳
轄第235團、第236團、第237團
第133師，師長景嘉謨，副師長蕭傳倫，參謀長席應信
轄第397團、第398團、第399團
第134師，師長李介立，副師長朱泰安，參謀長吳文光
轄第400團、第401團、第402團
炮兵團，團長劉潤珊
1949年4月，第20軍在渡江戰役中全軍覆沒，9月重新成立，其作戰序列如下：
第20軍，軍長楊森（以西南軍政副長官兼任），副軍長景嘉謨，參謀長郭大樹
第79師，師長楊漢烈，副師長熊慕岳，參謀長郭子旭
轄第235團、第236團、第237團
第133師，師長景嘉謨（兼），副師長何學植，參謀長楊忠恕
轄第397團、第398團、第399團
第134師，師長蕭傳倫，副師長李福熙，參謀長楊章華
轄第400團、第401團、第402團
後79師投誠，第133、134師陸續被包圍繳械，到1950年2月第20軍就此結束了他的歷史。
（來源《國軍軍級單位戰史》作者 新銘）
