Приморская армия первого формирования создана 20 июля 1941 г. на основании директивы Южного фронта от 18 июля 1941 г. на базе Приморской группы войск.
Первоначально в ее состав вошли 25, 51, 150-я стрелковые дивизии, 265-й корпусной артиллерийский полк, 69-й истребительный авиационный полк и ряд частей специальных войск. Ведя тяжелые оборонительные бои с превосходящими силами противника, войска армии отходили в направлении Одессы. Директивой Ставки ВГК от 5 августа 1941 г. им было приказано оборонять город до последней возможности.
До 10 августа создавала оборону на подступах к городу. Все попытки 4-й румынской армии овладеть Одессой с ходу успешно отражались. С 20 августа она была включена в Одесский оборонительный район, с наименованием «Отдельная» и непосредственным подчинением Ставке ВГК. Имела в своем составе на 20 августа три стрелковые и кавалерийскую дивизии, два полка морской пехоты и отряды моряков Черноморского флота. Армия вела боевые действия против 17 пехотных дивизий и 7 бригад противника. 21 сентября войска армии остановили его продвижение в 8—15 км от города, сковав во взаимодействии с соединениями и частями Черноморского флота более чем на 2 месяца около 20 дивизий противника. Ввиду угрозы прорыва немецких войск группы армий «Юг» в Донбасс и Крым Ставка ВГК приняла решение эвакуировать войска Одесского оборонительного района, в том числе Приморскую армию, в Крым. Эта задача была выполнена Черноморским флотом и Приморской армией в период с 1 по 16 октября 1941 г.
После сосредоточения в новом районе армия подчинена Командованию войск Крыма. Во второй половине октября частью сил принимала участие в оборонительном сражении против войск 11-й немецкой армии и румынского корпуса, которые прорвались в степную часть Крыма. Ведя тяжелые бои, соединения армии отходили к Севастополю. 4 ноября был образован Севастопольский оборонительный район, в состав которого, оставаясь в подчинении войск Крыма до 19 ноября, вошла Приморская армия. К этому времени она в составе 25, 95, 172 и 421-й стрелковых, 2, 40 и 42-й кавалерийских дивизий, 7-й и 8-й бригад морской пехоты, 81-го отдельного танкового батальона и ряда других частей заняла оборону на подступах к Севастополю.
С 20 октября Севастопольский оборонительный район находился в оперативном подчинении Закавказского, с 30 декабря Кавказского, с 28 января 1942 г. Крымского фронтов, с 26 апреля в непосредственном подчинении главкома Северо-Западного направления. 20 мая Приморская армия включена в Северо-Кавказский фронт.
В течение 8 месяцев армия во взаимодействии с другими войсками отражала многочисленные атаки превосходящих сил противника, нанесла ему большой урон и способствовала срыву планов по захвату Кавказа. 30 июня противнику удалось прорваться к Севастополю. Создалось кризисное положение для советских войск.
С 1 июля 1942 г. понесшие значительные потери соединения и части Приморской армии по приказу Ставки ВГК начали эвакуироваться на Кавказ. 7 июля Приморская армия расформирована, ее соединения и части переданы в другие армии.
Командующие: генерал-майор Чибисов Н.Е. (июль 1941 г.); генерал-лейтенант Сафронов Г.П. (июль—октябрь 1941 г.); генерал-майор Петров И.Е. (октябрь 1941 г. — июль 1942 г.).
Члены Военного совета: дивизионный комиссар Воронин Ф.Н. (июль—август 1941 г.); бригадный комиссар Кузнецов М.Г. (август 1941 г. — июль 1942 г).
Начальники штаба: генерал-майор Шишенин Г.Д. (июль—август 1941 г.); полковник Крылов Н.И. (август 1941 г. — июль 1942 г.).
Приморская армия второго формирования создана 20 ноября 1943 г. на основании директивы Ставки ВГК от 15 ноября 1943 г. на базе полевого управления Северо-Кавказского фронта и войск 56-й армии.
В нее вошли 11-й гвардейский и 16-й стрелковые, 3-й горнострелковый корпуса, 89-я стрелковая дивизия, 83-я и 89-я морские стрелковые бригады, танковые, артиллерийские, инженерные, авиационные соединения и части. Армия подчинялась непосредственно Ставке ВГК и именовалась Отдельной Приморской армией.
К 20 ноября на Керченском плацдарме находились 11 -й гвардейский и 16-й стрелковые корпуса, остальные войска армии оставались на Таманском полуострове.
Перед ней стояла задача расширить Керченский плацдарм, переправить на него все соединения и части и вести подготовку наступательной операции с целью освобождения Крыма.
С конца ноября 1943 г. до января 1944 г. войска армии провели три частные наступательные операции, в результате которых расширили плацдарм и улучшили свое оперативное положение. С февраля до начала апреля они прочно удерживали занимаемые рубежи, совершенствовали их в инженерном отношении и занимались боевой подготовкой.