Сформирована в октябре 1941 г. в Приволжском военном округе в составе 20, 21 и 22-й саперных бригад. В ноябре 1941 г. вместо убывшей в 5-ю саперную армию 22-й бригады включена 12-я бригада. С марта 1942 г. усилена 14-й и 15-й бригадами. Строила оборонительные сооружения на рубеже Петровское, Аткарск, Фролове. С марта 1942 г. на Юго-Западном и Сталинградском фронтах возводила оборонительные сооружения по рекам Оскол и Дон, обводы 2-й очереди вокруг Сталинграда; саперные бригады привлекались к инженерному обеспечению Воронежско-Ворошиловградской и Сталинградской оборонительных операций.

В сентябре 1942 г. управление армии преобразовано в 36-е управление оборонительного строительства, 12, 20 и 21-я бригады переданы во фронтовое подчинение, 14-я и 15-я бригады расформированы.

Командующие: полковник Косарев В.В. (ноябрь 1941 г. — март 1942 г.); полковник Прусс И.Е. (март-июнь 1942 г.); генерал-майор технических войск Косенко В.В. (июнь-сентябрь 1942 г.).