八路军打的第一个大胜仗平型关大捷，歼敌上千，似乎战果并不是很大，意义却着实不小，因为平型关大捷不是孤立的战斗，而是一次大规模战役的一部分，正是平型关大捷阻止了日军的进犯，让全民抗日信心倍增。
七七事变仅两个月，侵华日军的兵锋便已指向山西，让山西土皇帝、第二战区长官阎锡山坐立不安。日军的兵力其实并不多，只有板垣征四郎第5师团，阎锡山坐拥十几万大军，却处处设防，能够用于抵御日军的兵力反而不多。
阎锡山在日本念过军校，深知自己的军队绝非对手，但他不甘心，也不敢做汉奸，不得不放弃独霸山西的政策，允许中央军和八路军入晋参战。阎锡山称自己的是三个鸡蛋上跳舞，一个也不能踩碎。
平型关是山西北部的一个重要隘口，阎锡山计划利用此处的险要地形阻击日军，由汤恩伯的中央军和傅作义的晋军共同组织防御，由红军改编而来的八路军也将投入此次作战。
《抗日战争正面战场档案全纪录》记载：阎锡山请周恩来拟订第二战区的作战计划，周用一天的时间就写出来了。阎看后吃惊地说：“宣的这样快，这样好！如能这样打，中国必胜。”他用赞叹的口气说：“周先生的确是个人才，国民党是没有你这样的人才的。”
在周恩来的提议下，第二战区开始动员民众，实行全面抗战。周恩来还会见傅作义，将中共的许多抗日理念讲给他听，傅作义的部队后来被人戏称为“七路半”，只比八路军少半路，与这段时间的经历有很大关系。
平型关会战是以中央军和晋军守卫平型关的正面防线，八路军深入敌后伏击日军运输线，切断日军补给，从而瓦解其攻势。第二战区动用的兵力是第13、15、33军，日军主力是板垣师团的第21旅团。
9月22日，第21旅团向平型关发起进攻，该部有5个步兵大队和1个山炮大队，兵力超过五千，还能得到飞机的支援。中国守军实际参战的不过3个师，分散在各个阵地上，因而使日军每战都形成优势兵力。
晋军打得很艰苦，但是在抗日杀敌思想的鼓励下，终于将日军打退，第33军有两个连全体牺牲，没有一个逃跑或投降。一天下来，日军的进展有限，主要阵地仍然在中国军队手中。
板垣征四郎在23日向前线增兵，加快第21旅团的攻击速度。阎锡山也派傅作义率两个旅增援一线，双方胶着在一起，打得难解难分，为了减轻正面防线的压力，第二战区要求八路军第115师尽快投入战斗。
第115师早在9月中旬便已到达平型关，正副师长林彪和聂荣臻经过实地侦察，把平型关至灵丘县的一条沟道作为预设战场，日军每天都会从灵丘运输物资给平型关一线，消灭运输车队，就能使日军成为无米之炊。
25日凌晨，第343旅星夜出发，赶到白崖台一线埋伏，第344旅紧随其后。据聂荣臻的回忆，这天夜里雨下得很大，战士们既无雨衣，又缺御寒的服装，只好任凭秋雨湿透征衣。
眼看快到白崖台了，却遇上了山洪暴发，湍急的洪水把路冲断，甚至把几名战士冲走。师部只好让来不及过河的第344旅688团留在后面当预备队，只带着第343旅和687团上阵。
黄土高原到处都是裂沟，这条公路修在大裂沟的底部，大部分路段只能通行一辆卡车，只有极少数地方可以错车，而八路军埋伏在裂沟两侧的平台上，居高临下是个打埋伏的好地方。
天刚亮，日军的车队便出现在公路尽头，走近了才看清有两支队伍，一支汽车队和一支大车队，汽车上坐着荷枪实弹的日本兵，200多辆大车装满各种物资，都是平型关前线日军急需的。
日军走得不算很快，又因为路窄，队伍拉得很长，直到7点钟才完全进入八路军的伏击圈。随着一声枪响，战斗在五公里的路段上同时爆发，一些车上的日军还没有反应过来，便命丧黄泉，其中包括汽车队的指挥官新庄淳中佐。
自打侵入中国以来，日军一向骄横惯了，在他们看来，中国的东北军、西北军、中央军，再到晋军，都只会死守阵地，等着皇军进攻，从来没人敢于主动进攻。因此，他们的后卫和缁重部队都很放心大胆，根本没有作好战斗准备。
而新庄淳中佐在第一时间被击毙，使日军失去了指挥官，只好各自为战，无法形成合力。而大车队的指挥官桥本顺正中佐，也在战斗开始不久被八路军击毙，日军就像没有头的苍蝇一样，在公路上乱窜。
另一方面，林彪选的这个伏击地点太好了，日军展不开战斗队形，只能依托汽车和大车就地进行防御，完全被压制在公路上。少数日军占领了一些小丘包，企图负隅顽抗。
八路军弹药不多，不能纠缠太久，林彪和聂荣臻命令各团发起冲锋，把日军分割成几段，务求尽快结束战斗。685团、686团、687团的战士们一跃而起，呐喊声冲向公路，先把汽车队和大车队分开，然后分别予以消灭。
听说缁重部队遇到袭击，板垣征四郎立即命令附近据点东跑池的日军出动，一定要救出汽车队和物资。汽车对日军还是比较宝贵的，一个师团也没多少，如果这两百辆全部报销，第5师团的机动能力将大打折扣。
本来阻击敌人援军的任务应该由晋军完成的，但是东跑池的日军出动后，晋军一直没有动作，放任这股敌军靠近。而包围圈内的日军也有与他们会合的意向，使战斗变得更加激烈。林彪命令作为预备队的688团和独立团，阻击敌援军接近，保证围歼战斗的进行。
中午时分，八路军战士终于冲上公路，与日军展开最后的白刃战。板垣师团是日本陆军建立的首批师团之一，官兵的训练水平相当高，枪法准、拼刺技术高，在与国民党军队作战时，从没有吃过亏。
眼看要拼刺刀，这些日本兵两个一伙、三个一群，居然面无惧色，长期的武士道宣传已经使他们变成嗜血的杀戮机器，以少对多竟也不落下风。
第115师的八路军战士大部分是走过长征的百战老兵，虽然身体没有日本兵那样强壮，但拼刺技术一点也不差，几个回合下来，把顽抗的日军全部刺倒。
1937年的日本兵确实非常顽强，躲在汽车底下和道沟里，就是不肯投降。聂荣臻亲眼看到一个日本兵藏在山沟里，不停地放冷枪，战士们冲着他大叫“缴枪不杀”，反而被他打伤了几个人。聂荣臻叫大家丢手榴弹，这才消灭了日本兵。
八路军战士都是第一次与日本兵作战，还按照以前的思维对待敌人，却遭到了日本兵的反噬。有卫生兵好心给敌人的伤兵包扎，却被伤兵用刺刀捅死，还有日本伤兵拉响手榴弹，与八路军战士同归于尽。吃了几次亏后，战士们红着眼睛，把不肯投降的敌人统统消灭。
到下午1点多，长达六个小时的战斗结束，日军两支运输队被全歼，公路上到处都是燃烧的汽车残骸和日军尸体，不可一世的日军终于遇到了对手。
《抗日战争正面战场档案全纪录》记载：八路军毙敌一千余人，缴获敌汽车八十余辆、九二野炮一门、七三、七五山炮弹三千余发，步枪三百余支、机关枪二十余挺及大批军用物资。
别的不说，光是这3000发山炮弹，便能大大减轻平型关守军的压力，使日军炮兵无弹可打。据称缴获的军大衣够第115师人手一件。不过，也正是因为这批军大衣，师长林彪穿在身上去侦察地形，被晋军误以为是日军将领，一枪击中胸部，只好送去苏联治伤。
一次毙敌千余，这是全面抗战以来少有的大捷，从卢沟桥事变开始，日军一路攻城掠寨，每次战斗的死亡人数少则几十、多则数百，如果各个地方都能像平型关这样大量杀伤日军，一个师团不过2万多人，又能经得住几次？
为了提振士气，统帅部对外界宣传平型关大捷歼敌三千多，让全国军民看到了打败日军的希望，同时也让八路军成为抗日的焦点，这支由红军改编而来的军队，即将在抗战中发挥出更加重要的作用。
日军战报一如既往地缩小自己的损失，宣称只有219人伤亡，但第21旅团暂停攻势，从前线抽调部队保护缁重部队，等待下一次补给的事实肯定是无法抵赖的。
后世有人前往日本考证，两支运输队遇伏都确有其事，而运输队里编有大量伪蒙军，因此没有把他们的伤亡计算在内，就像朝鲜战场上的美军，从来不把在美军中服役的南韩士兵计入伤亡，侵略者的思路都是一样的。
事实上，当时八路军并不知道新庄淳和桥本顺正两名中佐被击毙，他们的尸体被少数突围的日军给带走了，否则这么大的战果不会不公布，直到几十年后有人翻看日军旧资料，才发掘出这个史实。