第200師在擴編為新編第11軍後，於1939年2月改用第5軍番號，杜聿明任軍長，戴安瀾任第200師師長，鄭洞國任榮譽1師師長。在昆侖關戰役中，杜聿明率領第5軍與號稱“鋼軍”的日軍第5師團第21旅團激烈交戰，杜聿明要求各師長：“督促本部官兵奮勇向前，一舉消滅敵人的‘鋼軍’，打出我們第5軍的威風來，讓日本鬼子知道中國機械化部隊的厲害！”
經過整整80天的鏖戰，日軍損失空前，據日本戰後公布的統計材料顯示，此次戰役，第21旅團班長及軍官死亡率達85%以上，士兵死亡4 000餘人。旅團長中村正雄少將在九塘被鄭洞國的第3團擊斃，臨死前他在日記本上寫道：“帝國皇軍第5師團第21旅團，之所以在日俄戰爭中獲得了‘鋼軍’的稱號，那是因為我的頑強戰勝了俄國人的頑強。但是，在昆侖關，我應該承認，我遇到了一支比俄國更強的軍隊……”
昆侖關大捷舉國歡騰，全國各地的記者紛紛前來采訪這支裝甲部隊。當時的《中央日報》在題為《記杜聿明將軍》的文章中稱：“我國機械化部隊開始殲敵，則自杜將軍聿明督率始，在昆侖關大捷後，敵人開始認識到我國軍隊已踏入世界近代軍隊行列。”
昆侖關大捷，是中國陸軍首次運用現代化戰爭方式打贏的一場勝仗，其對中國陸軍發展的意義不言而喻。
“三十二倍十五榴”
1937年8月9日，上海發生虹橋機場事件，為防止日軍從北向南侵略，南京國民政府決定主動出擊，在淞滬與日軍展開決戰。8月14日傍晚時分，中國軍隊率先攻打駐紮在上海的日軍，並第一次用上了一種新式武器——“三十二倍十五榴”，由此掀起了淞滬會戰的序幕。這隆隆的炮聲被後人稱為：向日寇發出了中華民族的怒吼。
“三十二倍十五榴”是一種德國產的重榴炮。1934年春，國民政府向德國訂購了總價值超過3 500萬元法幣的軍火，數額約占當時全年國民政府財政收入的3%，其中最重要的就是24門150毫米重榴炮，總價高達2 088萬元法幣。這在當年無疑是驚人的大手筆！
這種重榴炮在當時屬於最先進的現代化武器，其最大拖曳速度為60千米/ 小時，射速約為每分鍾4發，是世界上第一種采用火箭增程彈的火炮。二戰中，德軍將其作為主力重型野戰炮，橫掃歐亞，德軍稱其為“常青樹”。
中國當時對德國提出了一個特別的要求，就是訂購的重榴炮射程必須達到15公裏，每炮配彈1 000發。接受訂單的德國萊茵金屬廠十分重視，為此專門設計使用了32倍徑炮管，以達到15公裏的射程。這種重榴炮因此被簡稱為“三十二倍十五榴”。但是由於德國外交部、國防部和經濟部在對華政策上有分歧，這批重炮造好後，並沒有被立刻運到中國，直至兩年後，這24門嶄新的“三十二倍十五榴”才於1936年夏天被全部運抵中國。消息靈通的美國駐華武官稱：“此種重炮是在1936年中旬成交，為最現代化的武器，裝在有輪胎的拖車上，每小時可行30至40公裏。”重榴炮運抵中國後，國軍的第一個機械化重炮團很快成立，下轄3個營，每營2個連，每連有重榴炮4門，均用越野載重卡車牽引。重炮團總計2 000餘人，擁有載重汽車、觀測車、彈藥車、吉普車、三輪摩托車和兩輪摩托車等各類車輛480輛之多，是一支名副其實的機械化部隊。1936年底，重炮團改番號為炮兵第10團，團長為畢業於黃埔軍校第5期炮科、日本野戰炮兵學校的彭孟緝。