第5战区的兵力在徐州会战后期曾达到最高峰的60万人，武汉会战期间亦有40多万人，变更态势调防至平汉路以西之后，所辖部队尚有第11集团军、第21集团军、第22集团军、第29集团军、第33集团军、江防军等6个集团军，合计34个步兵师、1个骑兵师、 1个骑兵旅和2个游击纵队。如果从番号数量和部队编制来算，最少也得合30万人，实际则不然，各部历经徐州、武汉会战，伤亡缺额很大，有些缺二分之一，有些甚至缺四分之三。其中桂系嫡系部队的第11集团军为第5战区左集团，辖第39军和第84军，集团军总司令由战区副司令长官李品仙兼任，而李品仙也是白崇禧之下的桂系第一将。

第39军相当复杂，军长刘和鼎系安徽合肥人，保定3期出身，为人沉默寡言，长于文墨，据称一般函电均亲自草拟。所属的第56师是他的起家部队，前身是李宗仁、白崇禧在汉口收编的陕西督军吴新田部和安徽马祥斌部组成的第13师。1929年6月，蒋桂之争，桂系不敌退走鄂西，当时还是副师长的刘和鼎倒向南京，率部由宜昌移防芜湖改编。另一个第34师，原为国民第2军岳维峻-部。1931年3月，该师奉令参加“围剿”鄂豫皖革命根据地，师长岳维峻以下5000余人被红军俘虏，后收集残部才得以重建。

第84军是1938年春夏间新组建的部队，原先所辖的第188、第189师都是广西民团改编而来。在武汉会战的黄梅、广济战役中，第188师因损失甚大被缩编，士兵全部调拨充实第189师，另将31军所属的第173师、第174师改归第84军建制。覃连芳军长是广西柳江人，保定六期毕业，留学法国巴黎盎里若航空修理学校，其人文采不错，跃马作诗不在话下。但作为军事主官，缺乏驾驭之术是致命之伤。覃连芳此前曾担任过第31军副军长，按理对第173师和第174师的指挥应无问题，可事实相反，据时任第189师师长凌压西回忆，覃连芳不仅为第84军指挥不能统一所困惑，还经常与军参谋长钟纪闹意见。其桀骜不驯的脾气得罪了不少桂系权贵人物，如廖磊、李品仙、白崇禧。

右集团则由张自忠率第29集团军和第33集团军组成。第29集团军辖第44军和第67军，集团军总司令王缵绪，四川西充人，四川弁目学堂毕业。因王缵绪兼任四川省主席，不能出川，总司令职务实际由副总司令兼第67军军长许绍宗代理。许绍宗虽是河北青县人，但系四川陆军速成学校出身，毕业后一直在刘湘所部服务，32岁便已当上第21军第2师师长，可谓刘湘亲信将领之一。1938年3月，第29集团军在成都成立。第44军下辖第149师、第150师，前身是第21军第2师、暂编第1师等部。第67军下辖第161师、第162师，亦是改编自刘湘的第21军。

第29集团军的装备极其简陋，步枪多数是四川造，少数是汉阳造，轻重机枪、迫击炮也多是四川货，第161师的部分捷克式轻机枪算是整个集团军最新式的武器了。在武汉会战黄梅、广济战役中，第29集团军伤亡过半，后由四川顺营师管区征补兵员补充恢复。人员虽有着落，但武器补给一时跟不上，连20年代手工造的“夹板枪"都拿出来使用，王缵绪也算“抗战到底"了。

第33集团军辖第59军和第77军，集团军总司令张自忠，山东清河人，1891年出生于山东省临清县。1914年放弃法政专业，入第20师随营学校当学兵，开始戎马生涯。第59军和第77军都是从第29军中分编而来。

第59军军长由张自忠兼任，下辖第38师、第180师、骑兵第9师。张自忠原是第38师师长，在卢沟桥事变前曾被认为是宋哲元集团中的“主和派” ， 事变发生后因滞留北平善后，而被世人视为“汉奸"，后经李宗仁等人为其剖白，才重执虎符投入烽火抗战。

第77军军长冯治安，下辖第37师、 第132师、 第179师。 冯治安是河北故城人，既没读过多少书，亦缺乏正规的军事养成，卢沟桥事变时是第37师师长、河北省主席，打响全面抗战第一枪的便是他手下的团长吉星文、营长金振中。故在宋哲元集团中有“主战派"、“抗日派" 之称。

另归张自忠指挥但未正式列入建制的还有第55军。第55军下辖第29师和第74师。军长曹福林是河北景县人，行伍出身，他和孙桐董是当年韩复集身边的战将。江防军时归第5战区管辖，江防军司令郭忏，浙江诸暨人，保定6期炮科出身，陈诚系得力干将之一。主力是第26军、 第75军、第94军，此外还有第128师和一些要塞守备队等。江防军虽归第5战区战斗序列，但具有很大独立性，对鄂北战事影响不大，军委会曾有言在先"守宜昌的三个军不许他调”。

据时任第41师师长丁治磐回忆，部队实际上是受蒋介石直接指挥。1940年6月，江防军正式脱离第5战区作战序列，改属陈诚重设的第6战区，这其实有点道理，没有江防军守卫重庆，那么指挥的鄂西会战可能会改写。

第21集团军辖第7军和第48军，集团军总司令廖磊，广西陆川人，保定2期步科毕业，在李宗仁眼里他是一位笃实持重、责任心强、勇于任事、能征善战的将领。武汉会战后期，李宗仁曾根据军委会“保留大别山为游击基地”的指示，下廖磊率第21集团军在豫鄂皖边区与日军周旋。可惜廖总司令- -直身体不好， 患有心脏病和轻微脑溢血，于1939年10月不治而亡。第22集团军辖第41军和第45军，集团军总司令孙震，四川成都人，保定一期步科出身。

第41军军长由孙震兼任，辖第122师和第124师，原系四川田颂尧第29军。第45军军长陈鼎勋，辖第125师和第127师，原系四川邓锡侯第28军。1937年10月，单衣草鞋的川军将士翻越秦岭到达宝鸡，满怀希望能够乘车至西安换装武器和冬季被服，未料西安行营奉转军委会命令，各军立即开赴潼关渡黄河，转隶第2战区战斗序列。本想到山西抗日，阎锡山多少会补充些东西，可这位“阎老西"特抠门，说什么山西的库存武器弹药和军需物资都已转移后方，托辞拒绝补充，结果仅送给第41军20挺晋造轻机枪了事，川军被阎锡山嫌弃是事实，这一点也在各大影视剧中有所表现。

娘子关战事失利后，败退的川军沿途打开晋军军械库，擅自进行补给。阎锡山大为光火，电请军委会将川军调离。蒋介石试图把第22集团军就近转调第1战区，但第1战区司令长官程潜认为川军素质差，一口咬定不要，最后还是白崇禧从中撮合，部队归李宗仁麾下。李宗仁以诸葛亮率蜀中健儿北抗司马懿的故事激励川军，后来便有了第124师师长王铭章血洒滕县的壮烈篇章。李宗仁曾颇为自豪地说:“这些杂牌部队在其他场合，往往畏缩不前，但是到了第5战区，却个个都成了生龙活虎。我指挥下的杂牌部队，人人皆有效死之心。”

第5战区里的部队五花八门各派系都有。主要有桂系、川系、西北军系和中央嫡系。其中战斗力比较强的是李品仙的桂军，这是李宗仁的嫡系部队，还有能打硬仗的张自忠的西北军，另外还有战斗力较弱的川军王瓒绪集团军和孙震集团军，至于郭忏的江防军战斗力虽然比川军稍强，但直属国民党中央，不但兵力不足，而且不能随意抽调。原属第5战区的中央军胡宗南集团军和西北军孙连仲集团军两支劲旅，都因为其他战区需要，先后调走。

因此，第5战区在武汉会战后，实力大为减弱。比如装备方面，没有一支部队装备是比较好的，也没有一支部队有重武器，都是各式各样的轻武器。像张自忠部-一个师用四五种步枪，包括苏制莫辛纳干，缴获的日本三八大盖，国产的老套简，国产中正式，捷克式毛瑟枪，德国造毛瑟步枪，仅弹药就有好几种，连刺刀都是七八种。三八式三零刺刀是倭刀式，长度半米以上，莫辛纳干是苏制四棱刺，只能刺不能砍，国产老套简是仿三零式刺刀，中正式则是仿欧洲式样长刺刀，捷克毛瑟和德国毛瑟是原版欧洲刺刀，为长剑式样。

庞盛文先后担任第5战区司令长官部军机督察处督察官、密查队长、调查科长等职，他在回忆录中写道:

“李宗仁所辖5战区地域辽阔，作战区域包括长江中游以北，黄河泛区以南，津浦路以西的像郑皖三省的大部地区，是当时最大的一个战区，也是情况最复杂，部队战斗力最低，装备训练最差，杂牌军'最多的一个战区”。