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1931年1月，在德國顧問的組織下教導總隊成立，目的是作為一支示范性教學的部隊，最初編制僅為兩個步兵營和一個炮兵連，總隊長為唐光霽少將，屬於教導性質的部隊，戰鬥力一般。
直到1933年，桂永清擔任總隊長一職，由於桂永清八面玲瓏，他很快為教導總隊弄來大批武器裝備，將這支示范性的教導部隊擴編為一支具有野戰能力的部隊軍。
當時，按照作戰部隊的配置組成了三個步兵團及附有軍士營、炮兵營、騎兵營、軍械所、高炮連、特務連、通信連、軍樂排等編制。在淞滬會戰開始前，教導總隊的兵力為13000餘人。
淞滬會戰爆發後，總隊第二團奉命移防上海，後又增派7500餘人參加對日阻擊戰，傷亡過半，撤出戰鬥後，教導總隊僅餘5000餘人。
回到南京後，國民政府給與補充兵源，直到南京保衛戰前夕，教導總隊已經擴編為三個旅6個步兵團、一個補充團、一個工兵團，總人數為25000餘人，加上軍屬特務連、衛生隊、軍樂排等單位，總兵力為29000餘人，接近3萬人。
戰鬥之前，總隊長桂永清本來想撤出南京，到湖南休整部隊，但在總指揮唐生智的要求下不得已留下參戰，進行接下來的南京保衛戰。
12月5日，日軍主力向南京外圍陣地進攻，南京保衛戰正式打響。在當時整個南京城防體系中，紫金山和雨花臺是最為關鍵的一環，一旦這兩個地方失守，那麼整個南京都將不保，也因此唐生智將守衛紫金山的任務交給了當時戰鬥力最強的教導總隊和87師。教導總隊由副總隊長周振強率領第一團，第二團防守在紫金山及其周圍陣地。進攻紫金山陣地的為日軍第16師團第33聯隊主攻紫金山陣地，同時第9師團也派出一個大隊參加主攻。
紫金山戰鬥打的異常激烈，給與了日軍很大的打擊，但是自身也是傷亡慘重，據日軍《步兵第三十三聯隊南京附近戰鬥詳報》記載：自12月10日至13日4天的戰鬥中，中國軍隊共遺屍6830具，也就是說教導總隊的傷亡人數最少在7000以上，可見當時戰鬥的慘烈程度。
南京淪陷以後，由於在戰前唐生智提出了“誓於南京共存亡”的口號，並且派人焚毀了所有渡河器具，以表達死守南京的決心，也正是這一個決定讓突圍部隊陷入了絕境，耽誤了渡江時機，不得已隻能在日軍飛機大炮的狂轟亂炸之下，強行渡江，並且損失慘重，死在槍炮下的士兵達三四千人。
總隊長桂永清從南京突圍後，於12月21日在開封電稱王牌勁旅教導總隊僅有不足1000餘人從南京突圍成功，副總隊長周振強突圍到安徽滁縣以後，沿途收攏撤退的總隊官兵有4000餘人。
日軍第16師團也在其作戰報告中也大致記錄了這一數據，由此可見，教導總隊犧牲的人數最少為25000人左右。至此一役，教導總隊基本上傷亡殆盡，已經沒有了再戰的能力。
教導總隊在南京保衛戰之中的確
不負“王牌”之名，在紫金山一戰中教導總隊給予了敵人極大殺傷，直到南京保衛戰結束前夕，紫金山陣地依然在教導總隊手中。但是一支部隊的強大並不能挽救國民黨指揮系統的紊亂及官兵的上下不一致，也是最終失敗的原因。