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桂系第21集团军，按国民政府整军方案编制后，廖磊任总司令。该集团军下辖周祖晃第7军（含170师、171师、172师），韦云淞第48军（含173师、174师、175师、176师）。在国民党地方派系中，桂系是实力派。北伐战争中，桂军出力不小。而能与蒋介石抗衡的，也数桂系最强硬。
李宗仁、白崇禧反对蒋介石独裁，主张实行宪政，还政于民。“两广事变”解决后，蒋介石以国民政府名义任命，李宗仁为广西绥靖主任，白崇禧为军委会常委，黄旭初为广西省主席。桂系基本上满意，与蒋介石矛盾缓解。李、白发表通电：李宗仁等痛念国家危亡，基于良心职责驱使，请缨出兵抗战救亡之举动，惟一目的，即欲以行动热忱，吁请中央领导，俾能举国同仇，共御外侮。
淞沪大战爆发，白崇禧被国民政府军委会任命为副总参谋长。
第21集团军浩浩荡荡开赴上海。沿途所经各地受到民众热烈慰问，赠送鲜花、水果、饼干、香烟等。官兵感动地说：“过去打内战，自己人打自己人，实在没意思，对不起国家和人民。现在打日本侵略者，保卫国家，才是最大的光荣。我们一定要痛痛快快地打，把日本鬼子赶出中国去！”该军途中行军将近一个月，才抵达上海。
川军第20军整编后，由三个师缩编为两个师（第133师、第134师），杨森任军长。淞沪抗战爆发，杨森即请缨杀敌，蒋介石电许后，立即率部开赴上海。9月1日，第20军两师分别从黔西和安顺出发，集中贵阳。贵州各界在贵阳南门外操场，召开隆重欢送大会。尔后，部队沿湘黔公路徒步行军，在湖南辰溪乘木船至常德，再换乘轮船经洞庭湖至长沙，乘火车抵达上海。
部队开进途中，高唱《义勇军进行曲》、《大刀进行曲》，士气极为高涨。在汉口，还被军委会拍了电影。杨森在汉口向全军官兵训话时说：“我们过去打内战，对不起国家和民族，是极其耻辱的。今天我们前去抗日，是保土卫国，流血牺牲，是我们军人应尽的职责，我们川军绝不能辜负父老乡亲们的期望，要洒尽热血，为国争光！”
第20军是川军中最早出川抗日的部队，路上走了38天，10月8日到达上海。此时正值沪战最激烈之际，日军以数万重兵猛攻桥亭宅、顿悟寺至陈家行一线，守军第32师几乎伤亡殆尽，阵地丢失。第20军奉命前往增援，第134师第402旅之804团奉命夜间反击，经过惨烈搏杀，午夜将失地收复。第804团也伤亡惨重，连排长全部伤亡，仅存营长一人，排长四人，士兵120人。
蒋介石亲自打电话，对川军勇敢精神嘉奖，并将团长向文彬火线提升为少将，给部队发奖金6,000元。
川军第21军和第23军于9月中旬在成都誓师出征，庄严宣告：“失地不复，誓不返川。”第23军军长潘文华在欢送大会上立下誓言：“胜则归，败则死！”六万川军浩浩荡荡分两批出川，奔赴抗日前线。蜀道难行，在路上走了整整两个月，至11月中旬，部队才到达南京附近。此时沪战已经结束。中**队正沿着沪宁铁路败退。
来自贵州的第26师装备极差，一个步兵连只有三挺机枪，50多支步枪，有的枪膛里没有来复线，有的用麻绳系着枪柄。但作战英勇顽强，战绩十分突出。许多贵州籍战士被炸死，残肢断臂挂在树枝上；有时甚至用战友尸体堆成掩体作战。许多战士说：“宁愿牺牲在战场，也决不下火线！”
第26师血战七昼夜，阵亡团长两人，营长13人，全师5,000余人，换防后清点，仅剩600余人。
空前惨烈的“八.一三”淞沪大抗战，中**队共投入70多个师，整整苦战了三个月，虽伤亡惨重而最终败退，但彻底粉碎了日军“三五日攻占上海，三个月灭亡中国”的狂言美梦！使西方各国和全世界人民，从此对中国人刮目相看！