师团在日俄战争时为野津道贯大将所率领第4军隶下部队，参与辽阳会战、沙河会战、奉天会战等战役。

9月中、下旬，在津浦路北段东路作战，占泊头、德县，11月上旬攻占临邑、商河，12月占济南；1938年1月，占兖州；这时师团的编成是师团长矶谷廉介中将，参谋长堤不夹贵大佐，步兵第8旅团（濑武平少将），下辖第39联队（沼田多稼藏大佐），第40联队（长野义雄大佐）。步兵第33旅团（濑谷启少将），下辖第10联队（赤柴八重藏大佐）第63联队（福荣真平大佐）。师团直辖骑、炮、工、辎各一个联队，还有通信队，卫生队和1-4野战医院。临时配属2个炮兵联队，2个机枪大队，2个装甲中队。1938年3月左右，濑谷启旅团单独前进，在滕县击破川军王铭章部，但在台儿庄踢到了铁板。日军面对中国军队西北军以及汤恩伯中央军，虽说对外声称是撤退，实际是一场彻头彻尾的惨败。徐州会战后期，滇军60军4万人在禹王山阻击第五和第十两个日军师团，滇军将士阵亡13869人、受伤5000多人，平均每天阵亡1000多人，其中有少将旅长陈钟书，团长严家训、董文英、莫肇衡、龙阶、陈洁如，副团长黄云龙。此战共歼灭日军12000多人。6月18日，师团长变更为篠冢义男，在武汉会战中，该师团突破胡宗南镇守的罗山防线而直下信阳；1939年8月，调回日本。