l938年6月，51军奉命参加武汉会战，于学忠任第3兵团副总司令兼第5集团军总司令，在大别山麓与日军激战。武汉失陷后，于学忠率部开往大别山打游击，袭击敌人后方，并在金家寨一带进行休补。

1939年2月，于学忠被任命为鲁苏战区总司令，指挥东北军51军、57军到鲁南山区打游击。此间他不再兼任51军军长职务，114师师长牟中珩升任军长。从1939年到1943年，在鲁南抗战5年中，于学忠部伤亡惨重。

1944年3月，于学忠被免去苏鲁战区总司令的职务，任国民政府军事参议院副院长，从此失去军权。牟中珩在1944年12月调任第10战区副司令长官后，原113师师长周毓英继任第51军军长。

解放战争时期，第51军被改为整编第51师，周毓英任中将师长，驻守枣庄。1947年1月，周毓英率整编第51师师部向我华东野战军投降。牟中珩在1946年出任第二绥晋区副司令，1948年9月在济南战役中被俘。1949年初，蒋介石曾胁迫于学忠去台湾，在中共地下党人的帮助下，他避居四川重庆乡间。建国后，于学忠曾任第一届全国政协委员、国防委员会委员、河北省人民委员会委员、河北省体委主任等职。

第53军

“七七”事变后，万福麟任第1集团军副总司令兼第53军军长，负责平汉线以北永定河及大清河一线的防守。在日本侵略军的猛烈攻击下，万部损失惨重，被迫退出战场，孤军游击于太行山区。1939年2月，万福麟重整部队，参加了豫北、豫东的对日作战。6月，武汉会战开始，万福麟任第26军团军团长兼第53军军长，负责防守德安、星子一线。9月，在鄂东南大冶、阳新一线抗击来犯日军，苦战数日，敌人受到重创，其本部亦伤亡惨重。武汉会战后，第53军奉命休整补充，万福麟调赴重庆任国民政府军事委员会委员，军长职务由周福成接任。1943年，53军被编入远征军第20集团军对日作战，为打通中国云南至缅甸的国际交通线滇缅公路作出了突出贡献。

解放战争时期，1948年11月，周福成在辽沈战役中率53军官兵投诚。万福麟则在1949年逃往台湾。原53军副军长黄显声，在西安事变后为营救张学良将军奔走呼号，1938年被国民党逮捕，1949年11月27日在重庆被国民党特务杀害。

值得一提的是，1937年10月10日，第53军116师346旅691团在华北战役中完成掩护主力部队撤退任务后，与大部队失去联系，在团长、共产党员吕正操的带领下，于晋县小樵镇改编为人民自卫军，毅然北上在冀中平原打游击。后来这支部队正式编为八路军序列。吕正操创建的冀中平原抗日根据地，在反“蚕食”和反“扫荡”斗争中，创造了平原游击战争史上辉煌灿烂的一页。