區(qū)司令官閻錫山認為，日軍欲統(tǒng)治華北，下一步必取太原，于是著手部署太原會戰(zhàn)。

9月22日，日軍開始向平型關(guān)、東跑池、團城口等內(nèi)長城各主要陣地發(fā)動進攻，第二戰(zhàn)區(qū)守軍第七十三師、獨立第八旅、第八十四師頑強抵抗，敵我雙方傷亡慘重。日21旅團團長三浦敏事，急電師團長坂垣征四郎請求派兵增援。為阻止日軍突破平型關(guān)防線，閻錫山致電朱德要求八路軍配合作戰(zhàn)，伏擊日軍。

當時的日軍很是囂張，在地勢險要的喬溝一帶行軍，居然沒有派前哨偵察兵。25日晨5時半左右，日軍第一輛汽車開始進入伏擊圈，聶榮臻下令不許開火。等板垣師團第21旅團千余人及汽車、大車300余輛全部進入埋伏圈后，戰(zhàn)斗打響了。據(jù)當時任685團團長的楊得志將軍回憶：驕橫的日軍剛開始的時候，確實被打懵了。但是他們確實訓練有素，在失去指揮的情況下，自覺形成3人一組，開始負隅頑抗。更可怕的是，日軍很快就發(fā)現(xiàn)我軍的紕漏，沒在戰(zhàn)場的制高點老爺廟設(shè)伏，于是就派人占領(lǐng)了老爺廟，給我軍造成了很大傷亡。

激烈的戰(zhàn)斗一直持續(xù)了6個多小時，敵人終未能沖破包圍，日軍第6兵站汽車隊和第21聯(lián)隊大行李隊遭到殲滅性打擊。因為敵人死不繳械，千余日軍全部被擊斃，我軍傷亡也很嚴重?！耙詢杀队跀车谋?，居高臨下，出奇不意發(fā)起進攻，結(jié)果殲敵1000余人，我方傷亡1000余人”?？吹竭@個結(jié)果，林彪半晌說不出話來。

為什么會出現(xiàn)這種情況呢？一是因為八路軍的武器裝備和戰(zhàn)斗力確實不如日軍，敵人上有飛機，下有小鋼炮，而八路軍戰(zhàn)士的子彈都是有限的，主要靠拼刺刀。二是許多戰(zhàn)士因為缺乏對敵作戰(zhàn)的經(jīng)驗，反被垂死的日軍殺傷了。據(jù)親歷者回憶：一營的一個電話員，正沿著公路查線，看見汽車旁躺著一個半死的敵兵，他跑上去對那個敵兵說：‘繳槍不殺，優(yōu)待俘虜！’沒等他說完，那家伙揚手一刺刀，刺進了電話員的胸部。

時任686團組織處股長的歐陽文也回憶說，他們團的一個副營長背起一個鬼子的傷員往后走，結(jié)果被鬼子把耳朵給咬下來了，氣得旁邊的一個排長一刀把那個鬼子的腦袋給砍下來了。更有的戰(zhàn)士去給受傷的日軍裹傷，結(jié)果反被打傷了。有的日軍傷兵同我們的傷員扭打，直到拼死為止。不管怎么說，平型關(guān)大捷是中國抗戰(zhàn)開始后取得的第一次勝利，它粉碎了“皇軍不可戰(zhàn)勝”的神話，振奮了全國人心，鼓舞了全國人民的抗戰(zhàn)熱情。