在國民革命軍的編製序列中，曆史上曾先後出現過3個第42軍。
一、國民軍方振武部一部組成的第42軍
該軍前身是直係軍閥張宗昌所屬部隊一部。1925年12月，張宗昌所屬方振武部投奔馮玉祥的國民軍後，被改編為國民軍第5軍，方振武任軍長。下轄：
第1旅，方振武兼任旅長；
第2旅，阮玄武任旅長；
第3旅，鄭直任旅長。
1926年9月17日，國民軍舉行了著名的五原誓師。在誓師大會上，馮玉祥宣布成立國民軍總司令部，自任總司令，下轄國民軍第5軍番號不變，方振武任軍長。原轄第1、第2、第3旅，依次改編為第1、第2、第3師。其中第1師，阮玄武任師長；第2師，鮑剛任師長；第3師，張兆豐任師長。
1927年初，馮玉祥決定東出潼關討伐奉軍，國民軍第5軍編為中央軍的中路軍。5月1日，國民聯軍改為第2集團軍，國民軍第5軍改為第3方麵軍，奉命沿隴海路向東攻擊前進，不久攻克洛陽。在接近鄭州時，方振武率部沿京漢路南下，在南陽收編原屬直係河南地方部隊馬文德部，編為第3軍，馬文德任軍長。
1928年3月，南京政府將方振武部第3軍改編為第42軍，馬文德任軍長，何應時任副軍長，韓容為參謀長。轄3個師：
第94師，師長傅丹墀 ；
第95師，師長餘亞農；
第96師，師長魏光武。
同年，方振武率部開赴皖北參加對奉軍的北伐，第42軍駐河南未隨第4軍團北伐。同年12月6日，第42軍和國民革命軍第四集團軍的第3、第4（既第16、第17）師兩個師，分別編為第4集團軍第12、第13師。1929年1月20日，該軍番號撤消，所屬部隊改編為第56師一部。
二、西北軍孫連仲部組成的第42軍
該軍前身是西北軍第26路軍一部。1930年底，蔣介石在中原大戰期間，收編了國民革命軍第二十六路軍後，將其由河南調至山東濟寧整編，第26路軍番號不變，孫連仲任總指揮，趙博生為參謀長。下轄部隊改編為第25、第27師和騎兵第4師。1931年春，蔣介石為加強對中央蘇區和紅軍的“圍剿”，調第26路軍前往江西圍攻紅軍。同年6月，第26路軍以第25、第27師編成國民革命軍第17軍，高樹勳任軍長。12月14日，該路軍1.7萬餘人在第25師參謀長趙博生、第25師第74旅旅長季振同、第75旅旅長董振堂等人帶領下舉行“寧都起義”，集體加入紅軍。寧都起義後，第26路軍進行改編，原第25師餘部重新編成第25師，騎兵第4師改編為獨立第44旅。1932年春，該軍進行整編，取消第25師番號，將其一部編入第27師。此時，第26路軍轄第27師、獨立第44旅。
1933年6月，第26路軍以所屬第7師和獨立第44旅編成第42軍。同年8月23日，孫連仲兼任該軍軍長，田鎮南任副軍長。下轄：第27師，馮安邦任師長；
獨立第44旅，張華棠任旅長。
1934年春，該軍駐江西永豐，奉命參加了對中央蘇區紅軍的第五次“圍剿”，同年10月中旬，中央紅軍主力突圍長征。該軍參加了對紅軍長征中的圍追堵截作戰。年底，國民黨對其軍隊進行整編。該軍下轄：
第27師，馮安邦任師長。轄黃樵鬆、閻廷俊兩個旅；
第31師，李敬明任師長。轄黃鼎新、康法如兩個旅。
原獨立第44旅改隸國民革命軍第二集團軍。
1935年2月，國民黨軍開始對湘鄂川黔蘇區進行“圍剿”，該軍參加了對湘鄂川黔蘇區紅軍第2軍、第6軍團的“圍剿”作戰。同年10月，該軍隨第26路軍被調往蘇州、淮陰等地，從事修築國防工事以及導淮工程。1936年“西安事變”後，該軍駐河南信陽、確山一帶。
1937年8月，第42軍隸屬第2集團軍，孫連仲任第2集團軍副總司令兼第1軍團司令。馮安邦接任第42軍軍長。同時，該軍進行編製調整，原隸屬第2集團軍獨立第44旅改隸該軍；原轄第31師轉隸第30軍。此時，該軍下轄：
第27師，黃樵鬆任師長；
獨立第44旅，吳鵬舉任旅長。
此次整編後，該軍先後參加了忻口會戰、台兒莊會戰、大別山北麓作戰等。1938年11月3日，在大別山北麓對日作戰中，該軍軍長馮安邦指揮部隊作戰時，不幸被炸彈炸傷殉國。1939年3月，國民黨軍隊進行部分編製調整，該軍在河南洛陽整編時番號撤消，原轄獨立旅撤消，第27師改隸國民革命軍第30軍。
三、第191師、第48師等部組成的第42軍
1939年8月，國民黨軍隊為加強西北地區的軍事力量，在蘭州以第191、第48師和第7預備師等部合編組成第42軍，隸屬第8戰區。楊德亮任軍長，張坤生任副軍長，下轄：
第48師，羅列任師長；
第191師，楊德亮兼任師長；
第7預備師，嚴明任師長。
該軍組成後，主要駐守在陝甘寧邊區擔任黃河沿岸的防禦任務。1943年，國民黨軍進行部分部隊編製調整，該軍第48師奉命改隸國民政府軍事委員會直轄，另外新建第41師，隸屬該軍編製序列。1944年4月，第42軍改隸國民革命軍第二十九集團軍。1945年，國民黨軍調整建製，第42軍第191師改隸第91軍，新編第41師改隸國民革命軍暫編第五軍，另將第91軍暫編第58師改隸該軍。此時，該軍下轄：第128師，柳正欣（後徐達）任師長（第8戰區撤消時，將戰區直轄之第128師改隸該軍）；暫編第58師，葉成任師長；預備第7師，李禹祥任師長。此次整編後，該軍奉命由甘肅河西走廊進駐新疆哈密，改隸新疆警備總司令部。
1946年6月，張治中代表國民黨政府與新疆伊犁、塔城、阿爾泰三區代表達成協議，改組新疆省政府，該軍軍長楊德亮調任西北行營參謀長兼隴東指揮所主任，趙錫光任第42軍軍長。此時，該軍下轄：
預備第7師，侯聲任師長；
暫編第58師，葉成任師長。
原轄第128師歸西北行營直轄。
1947年初，該軍奉命進行編製調整，暫編第58師改編為第227師；預備第7師改編為第65師。1948年春，該軍改編為整編第42師，趙錫光任師長，原下轄部隊改編為整編第65、整編第128、整編第201旅。整編第128、整編第201旅均係新擴建的部隊。該軍此次整編後，隸屬西北軍政長官公署，駐新疆迪化（今烏魯木齊）擔任守備任務。同年9月，第201旅番號撤消。
1949年9月，第一野戰軍第1、第2兵團在河西戰役結束後，於酒泉、玉門、安西、敦煌地區集結後向新疆進軍。新疆警備總司令陶峙嶽、參謀長陶晉初、副司令兼整編第42師師長趙錫光等人，在中國共產黨愛國統一戰線政策感召下，讚成中共中央關於解決新疆問題的主張。9月25日，陶峙嶽領銜駐新疆國民黨軍將領，聯名向毛澤東主席、朱德總司令、彭德懷副總司令和中國革命軍事委員會發表起義通電。整編第42師參加了由新疆警備總司令陶峙嶽領導的新疆“九二五”起義，接受解放軍和平改編。
