Сформирована в июле 1940 г. в составе Дальневосточного фронта. Первоначально в нее входили 20-й стрелковый корпус, Усть-Сунгарийский укрепленный район, 202-я авиадесантная бригада, 19-я легкотанковая бригада, 12-й истребительно-авиационный полк, 181-й артиллерийский полк РГК и другие части. Штаб армии находился в Биробиджане. До августа 1945 г. армия обороняла дальневосточные границы СССР. 5 августа она была включена в созданный 2-й Дальневосточный фронт и, имея в своем составе 34, 255, 361, 388-ю стрелковые дивизии, 4-й, 192-й укрепленные районы, 165, 171 и 203-ю танковые бригады, ряд артиллерийских и инженерных частей, сосредоточилась на левом берегу Амура северо-западнее Биробиджана. С 9 августа в ходе советско-японской войны 15-я армия в составе ударной группировки фронта участвовала в Сунгарийской операции. Ее передовые части 20 августа вступили в Харбин. До конца августа соединения 15-й армии уничтожали разрозненные части японской Квантунской армии и 2 сентября 1945 г. закончили боевые действия.

Командующие: генерал-майор Черемисов Л.Г. (июль 1940 г.- ноябрь 1941 г.); генерал-майор Саввушким М.С. (ноябрь 1941 г. — октябрь 1942 г.); генерал-майор, с сентября 1944 г. — генерал-лейтенант Мамонов С.К. (октябрь 1942 г. — до конца войны).

Член Военного совета дивизионный комиссар, с декабря 1942 г. генерал-майор Ибрагимов В.С. (1940 г. — до конца войны).

Начальники штаба: генерал-майор Городинский Ю.Л. (март-август 1941 г.); полковник Другое П.И. (август 1941 г. — май 1942 г.); полковник, с февраля 1943 г. — генерал-майор Иванов С.А. (май 1942 г. — ноябрь 1943 г.); полковник, с июня 1944 г. — генерал-майор Прощаев В.А. (ноябрь 1943 г. — до конца войны).