威震昆仑关、桓桓远征的的国民党王牌精锐第五军由第二〇〇师衍变而来，但在这个广为人知的番号诞生之前，这支机械化新军曾有一个短暂的新编第十一军时期。1938年10月1日，驻军湘潭的第二〇〇师扩编，新编第十一军正式成立。
编制系统如下：
200师改步兵师，与新生之新编22师、奉调拨来之77师共属军部。
除军补1、2团（全称军属野战补充团）为增设外；水上运输排、野战医院、修造工厂、高射机枪连、消防连、特务、辎重通信、工兵、战防炮五个营、骑兵团均由师属改军属；原属200师1149团，1150团的战车第4营合并编为军属装甲兵团，该两团的原第3营及1152团第4营合并编为军属汽车兵团；原师属搜索营增设重兵器骑兵各一连，扩为军属骑兵团；原师属炮兵第52团改直属军政部。
以上单位共同编组成军，起初由徐庭瑶兼任军长，杜聿明任副军长兼200师师长，11月，77师拨出，改调荣誉第1师；12月，杜聿明专任副军长，戴安澜调升200师师长；翌年1月，徐庭瑶辞任，杜聿明升军长，荣1师师长郑洞国兼副军长。
人事概况如下：
杜聿明升任第11军军长时，该军也开始在广西全县一带（今全州）整训。除200师与军直属部队驻全县以外，荣1师驻湖南零陵（今属永州，西与东安接壤），新22师驻湖南东安（今属永州，西南与全县接壤）。
1939年2月18日，新11军正式改番号为第5军（此处需说明，国民革命军成立以来有多个部队都使用过第 5 军的番号，但彼此并无隶属与继承关系）。编制人事均无变更。5军的三个师都是步兵师，属甲种师编制，全军总兵力约七万人左右。甲种师是军事领域中对满编作战分队的特定指称，其核心特征为齐编满员、装备完整且具备常态化战备能力。
也是这一时期，杜聿明提出了他“三习五除”的治兵思想并严格推行。“三习”即习精、习诚、习勤，“五除”即除骄、除惰、除伪、除欲、除恶。
而在杜聿明摩拳擦掌排戈列旗历练精兵时，一场关于5军军长之位的人事风波也在悄然酝酿。
1939年5月7日，陈诚致电蒋介石要求杜聿明担任南岳游击干训班总队长，但是这封电报后蒋介石批复则为：“杜专办游击班何如”。杜聿明认为陈诚一贯在军中大肆发展自己“土木系”的势力，面对新兴的机械化部队，他自然也想染指。此时，陈诚任第九战区司令长官，他以蒋介石名义发电报调杜聿明任第九战区南岳干训团教育长。而杜聿明则直接复电蒋介石说明部队正在整训，千头万绪，急待处理，不能离队，推举新 22 师副师长廖耀湘代理南岳干训团教育长，蒋同意。杜聿明认为，此举无形中惹怒了陈诚。
6月1日，白崇禧致电蒋介石，说明杜聿明无法兼任南岳游击干训班总队长。此外，徐庭瑶已力荐杜聿明任第 5 军军长并得到军政部部长何应钦、军训部部长白崇禧的支持，军政、军训、军令三部联合签呈也报到蒋介石处。但由于陈诚兼任军令部次长，他在上报整训计划时，将第5军军长写成了俞济时，蒋介石看到后便批示允准。陈诚拿到批示后于6月5日任命俞济时为第5军军长，杜聿明另有所用。
杜聿明全程参与了国家这第一支机械化部队的创建与发展，从装甲兵团团长到200师师长再到第 5 军军长，经常深入一线督训，遇事以身作则，且他私德无亏、资历深厚，在军中威望日隆。全军上下听到这个消息一时人心惶惶，200师师长戴安澜更是赶到指挥所建议杜聿明停止演习，杜聿明说：“演习同作战一样，不能因军长调职，连仗也不打了。”令部队一切如常。1940年10月白崇禧与胡宗南见面时，也曾提起当时第5军的师长们得知要换军长的消息，以辞职表示反对并请收回成命。
徐庭瑶感事态严重，与白崇禧商量后，带着白崇禧写给蒋介石请收回成命的亲笔信亲自飞重庆了解情况。本来杜聿明接到命令一度准备交接工作，但徐庭瑶走之前嘱咐杜聿明，演习计划照常进行。
徐庭瑶到重庆先见何应钦，何应钦称“没有这回事”。又见军令部部长徐永昌，他也不知道这个命令。再见陈诚，陈说机械化部队应由各部队长轮流指挥。徐看透陈的心思，索性直接见蒋介石，并将白崇禧的信件面交。蒋看过信后说：“俞济时担任第 5 军军长一事，我还不知道。第 5 军军长是杜聿明，我并未撤他的职。”随后蒋介石还急电杜聿明赴重庆召见，似乎对此事心有所亏，对杜聿明勉励之余又赠与杜聿明法币 10 万元。
值得一提的是，早在200师初成时，徐庭瑶为不使机械化师的指挥长之位受人觊觎，便先报请由自己任师长，杜聿明为副师长，实际工作由杜聿明主持，待杜聿明掌握全师工作后，徐庭瑶再请辞由杜聿明正式任师长。在升军长的过程中，这对“千里马与伯乐”又如法炮制了上述一出。恩义信重，也不失为一段美谈。
杜聿明与徐庭瑶二位将军合影
