1937年底奉令组建，首任集团军总司令李品仙。下辖韦云淞的第三十一军桂系部队，属第五战区指挥管辖。曾参加徐州会战，在明光、滁县一线顽强抗击日军。后该集团军属部参加武汉会战。

抗日战争是世界反法西斯战争的重要组成部分，中国抗日战场是同盟国在亚洲地面作战的主要战场，中国抗日军队在八年对日作战中，歼灭、消耗及牵制了日本法西斯的绝大部分陆军，为第二次世界大战及反法西斯战争的最后胜利作出了巨大的贡献。在整个抗日战争中，中国陆军先后编成40个番号的集团军参加对日作战。第十一集团军就是其中的一支。

1939年，该集团军指挥第八十四军和刘和鼎的第三十九军。10月，李品仙调任豫鄂皖边区游击总司令兼第二十一集团军总司令，夏威、黄琪翔先后接任集团军总司令，并参加随枣会战和枣宜会战。1940年5月，第八十四军第一七三师师长钟毅将军在唐河战役中殉国。后第三十九军转归第三十三集团军指挥，第八十四军转归第二十一集团军指挥，9月，第十一集团军在第五战区撤销。1941年末，第十一集团军番号调归昆明行营使用，宋希濂任总司令，张轸任副总司令，下辖第七十一军及预二师、新三十九师和新二十九师等部，曾在云南怒江一线抗击进犯日军。1944年春，第十一集团军调归中国滇西远征军司令部指挥，下辖王凌云的第二军、黄杰的第六军、钟彬的第七十一军等部。5月中旬，该集团军参加滇西反攻战役，经过极其惨烈的8个月激战后攻克龙陵、松山、畹町等地，与滇西远征军第二十集团军及中国驻印军反攻部队共同打通滇缅路，在芒友胜利会师，歼灭日军第二、第十八、第五十六师团等部，创造了抗战爆发后中国军队对日作战单一战场战绩最重大的一次胜利。同年9月，黄杰继任第十一集团军总司令。