La división fue creada el 23 de septiembre de 1937, siendo integrada en el XVIII Cuerpo de Ejército. Inicialmente agrupó a las brigadas mixtas 94.ª y 224.ª, de reciente creación. En diciembre de 1937 la unidad fue enviada al sector de Teruel, pero se encontraba tan atrasada en su organización que no llegó a intervenir en la batalla de Teruel. Durante la batalla de Aragón tuvo un pobre desempeño, quedando gravemente quebrantada. Además su comandante, José María Enciso, fue hecho prisionero por las fuerzas franquistas. La 72.ª División sería disuelta el 11 de marzo de 1938, y sus restos fueron asignados a la Agrupación autónoma del Ebro.