[9]​ La formación permanecería en la reserva durante el resto de 1937 y solo volvió a intervenir en febrero de 1938, para hacer frente a la presión franquista sobre Teruel, ciudad que había sido conquistada por los republicanos el mes anterior.

Al crearse este Ejército, el teniente coronel Modesto recibió el mando del mismo, por lo que el mando del V Cuerpo de Ejército pasó al teniente coronel Líster.

En aquel momento bajo el mando directo de Líster se encontraban las divisiones republicanas 11.ª, 45.ª y 46.ª guarneciendo la línea defensiva del río Ebro.

Hasta el 2 de agosto continuaron los intentos por conquistar Gandesa, cuando, frenado el avance republicano, estos pasaron a la densiva.

[12]​ Durante los siguientes meses el V Cuerpo, con su Cuartel general en Tivisa, fortificó la zona y resistió los numerosos contraataques del enemigo, que ya comenzaron el 6 de agosto.

[13]​ Hacia finales de octubre sus unidades seguían resistiendo en sus posiciones, aunque la formación republicana en general se encontraba muy desgastada y se sabía que no podría hacer frente a nuevos asaltos franquistas.

Con el cuartel general en Castelldans, contuvo la ofensiva durante 12 días, evitando que las tropas franquistas penetrasen masivamente en el territorio republicano.

Tras la dura resistencia en el Frente del Segre, quedaba abierta la retirada, que ya no se detendría, hasta la frontera francesa.

Desde el Segre el Cuerpo de Ejército cubrió la retirada por la zona costera hasta alcanzar Barcelona, donde se pretendía organizar una resistencia evocando a Madrid en 1936.,[18]​ aunque el V Cuerpo hubo de proseguir su retirada.