在國民革命軍的編製序列中，曆史上曾先後出現過3個第45軍。
一、建國豫軍樊鍾秀部組成的第45軍
該軍前身是樊鍾秀所屬的陝西地方部隊。1912年2月，樊鍾秀參加了豫軍總司令李亞東組織的北伐失敗後，逃往陝西宜川縣。後樊鍾秀被擁為土匪首領，活動於洛川、甘泉、富縣一帶。1916年，樊鍾秀的土匪武裝被陝西總督陳樹藩收編，並參與反對袁世凱稱帝活動。1918年2月，胡景翼組建“靖國軍”發起反段（祺瑞）討陳（樹藩）之戰時，樊鍾秀離開陳樹藩投靠胡景翼的“靖國軍”，任第2路軍司令。後為直係吳佩孚收編。1923年4月，粵軍總司令陳炯明叛變革命，吳佩孚令樊援陳。由於樊鍾秀對孫中山久已仰慕，率部進至嶽陽、吉安時，樊鍾秀投奔廣州革命政府，被孫中山委任“豫軍討賊總司令”之職。
1924年1月，廣州革命政府召開國民黨第一次全國代表大會，樊鍾秀當選為候補中央監察委員。同年4月，陳炯明再次叛亂，孫中山命樊為援東路作戰軍右路總指揮。樊軍取海豐，攻龍崗、平湖，擊敗陳軍，穩定了江東局勢。9月，孫中山進駐韶關，誓師北伐，委任樊為建國豫軍總司令，下轄閻鳳崗旅、任應歧旅和陳青雲旅，全軍3000餘人。至1925年夏，該部擴編為4路：第1路李山林，第2路趙天青，第3路李萬林，第4路趙振江。1926年7月，蔣介石曾任命樊鍾秀為國民革命軍第13軍軍長，但樊鍾秀堅持以建國豫軍的旗幟策應北伐。1927年南京政府任命樊鍾秀為第45軍軍長。原轄第1、第2、第3、第4路，依次改編為第1、第2、第3、第4師。1928年3月，乘馮玉祥與奉軍大戰之機，率師北進，與4月進占臨汝、偃師等地，圍逼鄭州、洛陽。馮玉祥急調山東石友三、陝西宋哲元部聯合擊退樊軍。此次戰敗後，樊率殘部敗退安徽渦陽、蒙城一帶，為保存實力，樊通電下野去上海賦閑。
1930年初，閻錫山、馮玉祥合作反蔣，中原大戰即將爆發。因此，蔣介石令樊鍾秀回河南召舊部相助，並委任樊鍾秀為豫陝邊防軍總指揮。樊鍾秀回河南許昌召集舊部3個師，約4萬人。同年3月馮玉祥策反並委任樊鍾秀為第8方麵軍總司令，率部駐守荊紫關。為此，蔣介石親自至許昌，以撥大洋15萬元的條件，請樊移防荊紫關，讓開許昌，以便直取鄭州馮部大本營。當樊拒絕蔣介石的收買後，蔣介石便令第5軍團何成浚部徐源泉、上官雲相等3個師攻臨穎，樊軍不支，退守許昌。馮玉祥雖多次派兵增援，但仍不能扭轉戰局。6月4日，樊到南關視察戰況，回城至南門時，被蔣機炸死。該軍番號撤消，部隊潰散。
二、川軍鄧錫侯部組成的第45軍
該軍的前身是鄧錫侯所屬的第28軍。1935年5月，蔣介石為加強圍追堵截紅軍長征的力量，將川軍鄧錫侯第28軍改編為第45軍。鄧錫侯任軍長，牛錫光任參謀長。下轄：
第125師，陳鼎勳任師長；
第126師，黃隱任師長；
第127師，馬毓智任師長；
第128師，鄧錫侯兼任師長；
第131師，陳離任師長。
1937年8月，抗日戰爭全麵爆發後，該軍隸屬第22集團軍。鄧錫侯任第22集團軍總司令兼第45軍軍長時，該軍整編為3個師和2個獨立旅。其中：
第125師，陳鼎勳任師長；
第126師，黃隱任師長；
第127師，陳離任師長。
同年9月初至1938年1月，該軍先後參加了晉東阻擊日軍作戰，津浦路北阻止日軍南下作戰和藤縣保衛戰等。1938年4月，該軍擴編成第45、第95軍兩個軍。其中，陳鼎勳任第45軍軍長，下轄：第125師、第127師；原轄第126師撥歸第95軍。此次整編後，該軍在抗戰期間，轉戰山東、河南、湖北等省區，先後參加了魯南會戰、信陽戰役、羅山戰役、武漢外圍要塞保衛戰、大洪山西麓阻擊戰、鄂北會戰、棗宜會戰、豫南會戰、常衡作戰、老河口保衛戰等。1945年8月，抗日戰爭結束後，國民黨軍隊進行整編時，該軍番號撤消，陳鼎勳改任第47軍軍長，原轄第125師、第127師改隸歸第47軍建製。
三、南京警衛部隊一部組成的第45軍
該軍前身是南京國民政府的警衛部隊一部。1948年春，蔣介石為加強長江沿岸的軍事力量，將南京3個警衛團編成南京警衛部隊第45師，以青年軍第207師副師長趙霞任師長。同年6月，該師擴編為整編第45師，趙霞任師長。下轄：
整編第97旅，王晏清任旅長；
整編第102旅，陳陣任旅長。
1948年9月，國民黨軍重新規定序列和番號，整編第45師擴編為第45軍，隸屬首都衛戍總司令部，駐守南京市區和江寧地區。趙霞任軍長，下轄：
第97師，王晏清任師長；
第102師，陳陣任師長；
第312師（新組建），鍾遒彤任師長。
1949年2月，該軍第97師師長王晏清率部在南京西郊采石附近起義，軍長趙霞因此被撤職查辦後，南京（首都）衛戍副總司令陳沛兼任該軍軍長。同年4月，解放軍發起渡江戰役後，該軍第102、第312師向南逃竄。同月26日，該軍被解放軍殲滅於朗溪、廣德地區。
