抗日戰爭初期，八路軍115師在平型關取得完勝，打破了日軍不可戰勝的神話，威震天下，史稱平型關大捷。
很多人稱之為平型關戰役。其實，這種說法是不準確的，其只是戰鬥級別，稱之為平型關戰鬥更為準確。
也就是說，平型關戰鬥是國共兩黨合作進行的平型關戰役的一部分，而平型關戰役又是中國軍隊發動的忻口會戰的一部分。
1937年9月11日，日軍最精銳的第五師團進至河北蔚縣，其一部西向山西北部的廣靈、靈丘進犯。
駐守廣靈、靈丘一線的國民黨軍湯恩伯部17軍及73師不敵日軍，撤至平型關一線。
平型關是內長城的一個關口，位於山西省靈丘縣（今屬大同市）同繁峙縣（今屬忻州市）的分界線的平型嶺上，古稱瓶形寨，以周圍地形如瓶而得名。平型關呈正方型，周圍九百餘丈，南北各置一門，門額鐫刻“平型嶺”三個大字，地勢十分險要。
此時統領晉綏抗日軍事全權的，是被南京國民政府任命的第二戰區司令長官閻錫山。閻錫山的晉綏軍共編為第6、第7兩個集團軍，楊愛源任第6集團軍總司令，傅作義任第7集團軍總司令。
閻錫山積極佈防禦敵，他以楊愛源為右路總司令，接替湯恩伯指揮；傅作義為左路總司令，所部作為預備隊策應。
平型關一線佈防完成。
中國共產黨領導的紅軍主力部隊剛改編為國民革命軍第八路軍，歸入第二戰區序列，也來到了山西前線。
八路軍第115師在師長林彪、副師長聶榮臻的率領下，於9月14日抵達平型關南大營鎮待命，隨後進至平型關東的冉莊、東長城村一線。
9月21日，日軍第五師團第21旅團的旅團長三浦敏事率步炮6個大隊分兩路向平型關一線進犯，企圖突破平型關防線與雁門關以北日軍匯合攻佔太原，進而佔領山西全省。
日軍的瘋狂進攻，受到了第二戰區守軍第73師、獨立第8旅、第84師的頑強抵抗，雙方傷亡慘重，使日軍連續三天的進攻並無進展。
第21旅團的旅團長三浦敏事急電師團長坂垣徵四郎派兵增援。為阻止日軍突破平型關防線，閻錫山命傅作義率兩個旅增援，並致電八路軍的總司令朱德，要求八路軍配合作戰。
八路軍115師的師長林彪根據八路軍總部首長的指示，決定在平型關一帶設伏，痛擊不可一世的日軍。為打好這場仗，林彪曾三次到平型關喬溝一帶進行實地勘察。
9月23日，八路軍第115師在靈丘以南的上寨村，召開了全師連以上幹部動員會議。會議強調：中華民族正在經歷著巨大的考驗！我們共產黨人，應該擔當起，也一定能夠擔當起這救國救民的重任！
師長林彪敲定了具體兵力部署：
以第343旅第685團先敵佔領關溝至老爺廟一線南側高地，截擊敵先頭部隊，即“攔頭”；
以第686團佔領老爺廟至小寨村一線南側高地，實施中間突擊，分割沿公路進攻之敵，爾後向東跑池方向發展進攻，即“斬腰”；
以第344旅第687團佔領蔡家峪、西溝村和東河南鎮一線陣地，斷敵退路，即“斷尾”；
以師直獨立團和騎兵營進抵靈丘至淶源、廣靈之間，阻擊敵人增援；
以第344旅第688團作為師預備隊，部署在東長城村。
不得不說，林彪確實是大軍事家，戰略戰術方面都很厲害。
9月24日夜，八路軍第115師第343旅第685團、第686團，第344旅第687團這3個團冒雨在平型關東北山區設伏。
25日晨，日軍第五師團第21旅團一部及輜重車隊，沿靈丘至平型關公路向前線西進。荷槍實彈的第21旅團一部日寇乘坐在100餘輛汽車上，拉輜重的汽車有200餘輛。
7時許，全部進入我八路軍一一五師伏擊地域，早已埋伏好的第115師685團、686團、687團一齊出擊，火力兇猛，毫無戒備的日軍被打得暈頭轉向人仰車翻。趁此混亂之機，這3個團對陷入混亂的日軍實行分割、包圍，與敵進行白刃格鬥，十分慘烈。
經過約6個小時的浴血奮戰，至13時許戰鬥結束，第115師大獲全勝，一戰成名，殲滅了日軍1000多人。
此戰，日軍共有4000多人參戰，八路軍11師的參戰兵力也就是四五千人。
八路軍第115師有5個戰鬥團：獨立團和686、685、687、688團，還有四個直屬營以及一個教導大隊，全部人員加在一起大約有1.5萬人。
但這些人中，多一半沒參加平型關戰鬥。在戰鬥打響前，八路軍第115師實際能夠指揮的人最多七千，因為當時教導大隊和686團一部分以及師部一個騎兵營跟隨羅榮桓奔赴冀西，第688團因為遭遇山洪沒能趕到平型關戰場，無法參戰。
所以在平型關埋伏日軍時，第115師實際參戰的部隊也只有四個戰鬥團、一個騎兵營而已。
再加上獨立團和騎兵營需要在另外的地方阻擊日軍增援部隊（打得也非常激烈），這就導致了伏擊戰中八路軍的兵力幾乎就和日軍不相上下了。
日軍武器裝備精良，單兵作戰能力強。八路軍呢？可憐得很，連槍都無法保證每人一把，子彈平均每個人最多5發，實力太懸殊，貌似八路軍必輸無疑。在八路軍趕赴平型關戰場時，遇到了許多從戰場上撤下來的國軍，他們向八路軍講述日軍如何厲害，為了不影響士氣，八路軍115師舍大路走小路。最終他們靠著旺盛計程車氣與必勝的信念，給了世界一個奇蹟。
平型關戰鬥結束後，八路軍115師參戰部隊將日軍包圍在東跑池一帶的盆地。但是國民黨軍隊卻沒有按照計劃出擊，使該地的日軍未能被殲，平型關戰鬥的戰果未能得到擴大。
國民黨軍隊不僅在配合友軍方面差勁，配合自己陣營時也是很不積極的。
八路軍第115師首戰告捷，打破了日軍不可戰勝的神話，為中國的抗日軍隊樹立了榜樣，使全國人民看到了抗日戰爭的希望。當時是八路軍115師343旅685團團長的楊得志上將在回憶錄中，曾如此深情地頌揚平型關大捷：平型關是英雄關，因為她是先烈們用鮮血洗染過的！平型關是難忘的關，因為她記載著中國人民抗擊日寇的第一次偉大勝利！（劉繼興）
