“七七”事变后，贪得无厌的日本帝国主义完全撕去了伪装和平的面纱，企图以蛇吞象，不断向华北增派兵力。
1937年8月中旬，关东军之混成第2、第15旅团以及新编成的大泉和堤支队到达北平、天津与张北县，企图夺取察哈尔、绥远两省，控制平绥铁路，切断中国同苏联的联系；从国内调来的第5、第6、第10师团也到达了平津地区。日本独立混成第11旅团向防守南口、居庸关的国民党第13军汤恩伯的部队实施正面进攻，并于27日占领张家口。
8月24日，日军参谋本部又从国内抽调第14、第16、第108、第109师团，赶赴华北战场，企图迅速实现夺取华北的战略意图。
8月31日，日军成立华北方面军司令部，下辖第1军和第2军，另1个独立旅团和1个临时航空兵团。这时候，日军在华北的兵力已经有30多万。
当时，由于南口战役和淞沪会战的失利，国内一些人产生了悲观情绪，甚至散布“日本所向无敌”的谎言。国民党第二战区司令长官阎锡山看到日本军队向平型关、茹越口内长城疯狂进攻的嚣张势头，心里直打鼓。为了有效地抗击日军，鼓舞信心，中国共产党和八路军的领导人******、朱德、彭德怀先后多次同第二战区的指挥官阎锡山、黄绍疣、卫立煌等人进行会谈，对保卫山西的作战计划和兵力部署问题，提出重要建议，并希望成立战地动员委员会，发动和组织群众抗击日军。
阎锡山是山西省五台县人，1901年入山西武备学堂学习。1904年赴日本，在日本陆军士官学校就读，回国后曾加入在军人中成立的铁血丈夫团，任山西新军标统。辛亥革命爆发不久，阎锡山参加太原新军起义，被推为山西都督。军阀混战，阎锡山以山西为根据地，不断扩展自己的实力，曾任国民革命军陆海空军副总司令兼山西省政府主席，人称山西的“土皇帝”。阎锡山日夜关注日军进攻山西，他认为，要保卫山西腹地，就必须凭借长城一线山地的有利地形，这些地形上的既设阵地，能阻止日本军队的进攻。为此，阎锡山决定调整部署，把第6集团军的3个军和第7集团军的4个军分别部署到平型关、茹越口、雁门关一线，并要求八路军先头部队迅速前进至晋东北地区，协同第6军和第7军的部队坚守长城防线。
日本军队果真所向无敌吗？八路军将如何顶住国民党几十万军队的溃败的压力，给日本军以重击呢？
这些天，****和聂荣臻时刻都在关注着战局的变化，都在分析日军的动态。他们看到，日本军队虽然来势凶猛，但官兵骄横，疏于戒备，这是致命的弱点。平型关周围的地形是伏击战的好战场。他们决心，以伏击手段，出其不意地歼灭由灵丘向平型关进犯的日军。
打一个漂亮的伏击战，这是对友军的有力配合。伏击战，是预先把兵力兵器隐蔽地配置在敌必经之路附近，待敌或诱敌进入伏击区域，突然予以打击。伏击战常常能收到出奇制胜的效果，是弱军战胜强军的有效战法。中国古代兵家重视伏击战，八路军将领受中国传统军事思想的熏陶，谋略高超，指挥精湛，伏击胜敌的把握大。
9月14日，第115师的先头部队进抵大营镇，部队顾不上宿营，立即派出侦察分队，开始侦察平型关周围的地形。
为了抓住有利战机，****和聂荣臻命令第343旅从大营镇出发，前往平型关东南的上寨地域隐蔽集结；命令第344旅向上寨地域机动。
9月22日，日军第5师团第21旅团的部分兵力开始从灵丘向平型关方向进犯。
9月23日，聂荣臻率领第115师司令部和第344旅插到平型关东南的上寨镇。进寨不久，一群国民党军队的溃兵也拥进村寨，到处抢东西、砸店铺。聂荣臻见状后，叫一名营长出面制止。看到那名营长咬牙切齿的样子，聂荣臻又吩咐说：注意，不可动手，更不可动枪，把他们轰跑就行。正说着，****同两位参谋来了。
聂荣臻迎上前去，问：“****同志，前面情况怎么样？”
****显得很有信心，说：“日军前锋已经逼近东跑池，阎锡山的平型关防线岌岌可危。我在这里转了几天，地形不错，可以打一仗。”
****的判断是有根据的。第115师向晋东北抗日前线挺进时，日本第5师团已侵占阳原、蔚县、广灵，并向浑源、灵丘进攻，企图突破平型关、茹越口要隘。9月16日，第5师团、第21旅团以及第21联队主力由广灵西进，占领深源县城。20日，第21旅团以2个大队的兵力南下。占领灵丘县城，向平型关逼近。关东军察哈尔派遣兵团也由大同南下向国民党内长城防线进攻。接着，****摊开地图，把平型关周围的地形和自己对第115师的作战设想向聂荣臻作了具体介绍。
平型关，是古长城的一处关隘。关北为恒山余脉，南接五台山，附近山势险峻，峰峦比肩联袂，溪谷浑邃，阴森幽静，一条狭谷山路，东通冀北，西抵雁门，地势极为险要，历来为兵家所必争。平型关口至灵丘县东河南镇长约13公里的地段，崖高数丈，陡峭如削，崖顶平缓，杂草丛生，两侧高地便于隐蔽部署兵力，便于发扬火力与展开突击，是伏击歼敌的好战场。聂荣臻看着地图，说：“这里当然可以打一仗。居高临下伏击敌人，这是很便宜的事。”
****说：“战场是一个好战场，现在还难以判定日军是否上钩！”
聂荣臻说：“这是我们八路军同日本侵略军的第一次较量，全国人民都在看着我们，不论怎么说，我们都必须打好，必须打出八路军的威风来。”
一会儿，聂荣臻又说：“适当时候，可以请在太原的恩来同志向阎锡山转达我们的作战行动。”
聂荣臻建议召开全师干部会议，早作临战动员。
动员大会上，****首先发表了讲话，他说：“日军进展很快，但骄横，疏于戒备。如果我师能利用平型关东北的有利地形出其不意，伏击歼敌，就可以杀杀日本军队的威风，长八路军的志气，长115师的志气。”
聂荣臻见大家情绪激昂，就简单介绍了日本军队从灵丘西进的情况，特别强调说：“现在国内国外都有一种恐日病，认为日本军队所向无敌，不可战胜，我就不信，我们红军将士过去能突破反动军队的重重围困，今天也一定能打败日本侵略军，这一仗也可以说是政治仗，我们不仅要歼灭日本鬼子，还要打出中国人民抗日的信心。共产党员就是要在这种时候发挥先锋作用。”
会议一结束，八路军第115师主力连夜赶往距平型关15余公里的冉庄、东长城村地域。师首长同时命令独立团和骑兵营向灵丘、涞源方向活动，主要任务是扰乱日本军队的后方，一旦发现日军向平型关增援，立即进行牵制和打击，保障平型关战斗的胜利。
部队宿营时，聂荣臻前往预定战场察看地形。聂荣臻看到，这条由东北向西南伸展的狭窄沟道，地势最险要的是中段，这一地段沟深数十丈不等，沟底只能通过一辆汽车，几乎没有错车的地方。南北沟岸又是比较平坦的山地，便于部队埋伏。聂荣臻看后，心里踏实多了。
9月24日，前方传来断断续续的炮声，敌人渐渐临近了。中午，前沿部队向师部报告，日本军队可能会在翌日大举进攻。这天，****、聂荣臻抓紧时间，组织各级指挥员到预定伏击地域进行现地察看。指战员们看到，平型关东北关沟至东河南镇道路两侧的高地，既便于部队隐蔽，又有利于突击，是打伏击战的好战场，当即确定了拦截日军先头、切断日军退路、中间突击分割，共同歼灭来犯日军的部署。具体配置方案是：
第343旅所属第686团占领小寨村至老爷庙以东的高地，主要任务是中间突击；第685团占领老爷庙西南至关沟的高地，主要任务是截击日军的先头部队，协同第686团歼灭伏击圈里的日军，并阻止东跑池方面来援的日军。
第344旅所属第378团占领西沟村、蔡家峪、东河南镇以南的高地，主要任务是切断日军的退路，阻止从灵丘、浑源方面赶来支援的日军；第688团为师预备队。
4个团4支英雄的部队像一张无形的网，任务明确，协同周密，等待日军就范。
傍晚，聂荣臻和****收到阎锡山以第二战区第6集团军的名义送给第115师的“平型关出击计划”，这个计划拟定以第71师附新编第2师及独立第8旅1部，配合第115师向平型关以东之日军出击。
聂荣臻和****围在一盏马灯旁，摊开军用地图，又研究了一遍作战方案。
深夜，****拿起电话，下达了第343旅进入白崖台一线伏击阵地、第344旅随后跟进的命令，要求部队必须在25日拂晓前完成各项战斗准备。
****预感到，平型关的伏击战一定能打胜。战场上要抓一批俘虏，把日本俘虏带到太原去游街，扩大影响。
****曾对徐海东说：“不能大意，不要轻敌，豆腐要当铁打，要留好预备队，要通过这次战斗摸摸日本鬼子的特点。”
天黑以后，天公不做美，下起了大雨，聂荣臻和****随同陈光的第343旅向伏击阵地出发。没有雨衣，又缺少御寒的服装，指战员们任凭秋雨浇洒，沿着崎岖的山沟向前行进。
雨越下越大，似乎要把行军队伍冲断。指战员们把枪和子弹挂在脖子上，手拉着手，结成“缆索”，穿过湍急咆哮的山洪，有的不得不拽着马尾巴，从激流中跟过去。
大雨滂沱，水势越来越凶猛。第344旅闯过了1个团，其他部队被越来越险恶的山洪拦住了，好些急于涉过山洪的战士纷纷被冲倒了，淹没了。见此情形，聂荣臻对****说：“山洪越来越大，部队不能再强渡了。这个旅过来的部队就作为预备队吧，把作战任务交给杨得志和李天佑。”
****同意了。
一场大雨，把杨得志、李天佑推到了抗战第一大胜仗的最前沿。
8月25日，这是一个晴朗清新的早晨，聂荣臻和****率领部队赶到了那条十里多长的沟道通路的东南山地上。战士们经过一夜风雨侵袭，忍受着饥饿和寒冷，趴在冰凉的阵地上，等待着打击侵略者的战斗号角。师指挥所设在沟东南的一个小山头上。这里，举起望远镜就可以纵观全沟。
拂晓，山沟里传来了汽车的马达声。日军第5师团21旅团2个联队的2000人和大批辎重车辆，沿灵丘至平型关的公路西进。前面是100余辆汽车，后面是200多辆大车，车上坐满了戴着钢盔的日本兵，最后还有少数骑兵，行军纵队虽然前后衔接，但由于道路狭窄，雨后泥泞，车辆、人员拥挤堵塞，行动缓慢。
日军进入平型关乔沟，就等于进入了一条“死胡同”。
但是，日本兵根本没有意识到他们所处的不利地形，依旧骄横得意，大摇大摆，如入无人之地，似乎不是在侵略异国的领土，不会遇到抵抗。他们南下以来，也基本上没有遇到抵抗。
不一会儿，日军全部进入伏击圈。第115师首长抓住有利战机，下达了攻击命令。聂荣臻看了看表，7时整。
一声令下，第一场战斗打响了。
顿时，机枪、步枪一齐开火，子弹、手榴弹雨点般地落在敌群中。日军车撞车，人挤人，成了一团乱麻。聂荣臻对****说：“我们应该把沟里的敌人分成几段，分段吃掉它。”
杨得志指挥的第685团迎头打击，封闭了日军南窜的道路。战前，战士们早上好了刺刀，枪膛里压满了子弹，焦急地等着日本鬼子出现。团长杨得志那双眼睛紧盯着公路的拐弯处，当日军的头几辆汽车开到山脚下时，杨得志立即命令：“打！”
最前面的汽车遭到八路军指战员暴风雨般的打击，开不动了，起火了。后面的汽车、马车听到枪声，不顾一切地往前冲，企图逃避八路军的打击。然而，八路军指战员早已瞄准了前面这些汽车，一阵猛烈的手榴弹，把车全炸毁了，也把道路堵住了。后面的汽车互相撞击，日军乱成一团。
杨得志高声命令：“全体冲锋！”
日军第21旅团并不是群乌合之众。当鬼子意识到自己已经遭到八路军的伏击以后，纷纷从汽车上跳下来，在路旁选择一处有利位置，进行顽抗。一名指挥官挥舞着指挥刀，命令日军冲上山去，占领制高点。
杨得志见此情形，立即命令身边的通信员：“你到各营传达我的命令，这里的制高点一个也不准鬼子占领。”通信员答应一声，飞快地跑了。
第685团是一支战斗力很强的部队。这个团的1营曾跟随朱德参加过南昌起义，2营曾经跟随******参加了秋收起义，3营是跟随黄公略将军征战多年的部队，3个营都有辉煌的历史，都有光荣的传统，都特具战斗力。1营营长接到杨得志团长的命令后，立即指挥2个连的指战员向公路旁的两个小山头冲过去，把正从山沟里爬上来的鬼子打下去了。4连用两面夹击的战法把已经登上一处制高点的鬼子逼回沟底，干净利索地消灭掉。
一股日军抢占了一个山包，凭借凶猛的火力顽强固守。八路军指战员数次冲击，都没有攻下山包。这时候，一名连长上前观察，看到远处的小山包上有2个鬼子的人影在晃动，只见一名鬼子手持望远镜，一名鬼子挥舞着指挥刀，连长判断，这两名鬼子可能是指挥官，即扬起套筒枪，“叭！叭！”两枪，两名鬼子应声倒下了。连里的指战员见势，一拥而上，把日军击溃。这名连长就是龙书金，枪法特别好，平时练就了百发百中的硬功夫，红军时期，他是连里的射击标兵，到陕北以后，红军在三原开运动会，龙书金是射击代表。1955年，龙书金被授予少将军衔。
在2营和3营的作战地段上，指战员们同日本鬼子展开了肉搏战，杀声震天。
乔沟那边激战正酣，日军出动了2架飞机来增援，八路军战士机智地与敌人“靠得”更近了，日军飞机受地形限制，想扫射又不敢扫射，想投弹也无法投弹，在平型关上空盘旋了几周，无可奈何地飞回去了。八路军指战员用自己的勇敢精神遏制了敌机的作用。
李天佑指挥的第686团勇猛地冲向公路，与日本鬼子短兵相接。巨大的冲杀声响彻山谷，战士们勇猛地向敌人冲击。
八路军东渡黄河以来，士气高涨，现在，满腔抗日激情都集中在枪口上。受过军国主义训练的日本兵虽然失去指挥，却抵抗得十分顽强。有的日本兵爬到汽车底下和沟坝上，向八路军射击；有的日本兵拼命往山坡上爬，希望夺占一块有利阵地。路沟里的八路军战士很想像同国民党打仗一样，多抓一些俘虏，谁知日本兵骄横异常，死不投降，伏击战发展成一场惊心动魄的白刃肉搏战，中国士兵和日本士兵打在一起，伤员和伤员扭成一团，互相用牙齿咬，用拳头砸。
一次，日本鬼子集中力量猛攻老爷庙，企图夺路突围，遭到据守该阵地的5连3排战士们顽强的阻击，全排指战员壮烈牺牲，日军也未能突破这个阵地。
八路军将士十分勇猛。当一股日军企图夺占公路两侧的高地，掩护其他部队突围时，第686团第2营的指战员抢在日军前面占领了老爷庙及其以北的高地，与公路东侧的部队形成两面夹击，又把日军压缩到峡谷之中。第686团副团长杨勇在战斗中负伤，顾不上包扎，继续在战场上搏杀。
危急时刻，曾贤生连长高喊一声：“我们要用刺刀消灭敌人，就是牺牲，也要堵住敌人！”他带领全连战士首先冲进敌群，在与日军肉搏中光荣牺牲。
进至东跑池的日军听到后面激烈的枪声，立即回过头来企图援助。却被第685团的指战员死死阻击，无法回援。
日军在平型关遭到伏击的消息很快传到第5师团，师团长坂垣征四郎大吃一惊。前几日，坂垣选择平型关作为进攻的迂回路线，是考虑到山西和河北交界的地方是中国军队防御的薄弱环节，根本没有想到会突然冒出来一支八路军的精兵。战场十万火急，坂垣严令在蔚县、涞源的第21旅团第42联队的日军火速赶往平型关增援。
但是，坂垣的命令已经难以挽救平型关遭到伏击的日军的命运了。****、聂荣臻早已料到日军的意图，把师独立团和骑兵营配置在灵丘以北和以东的地区，这路日军根本无法向平型关靠拢。
坂垣征四郎闻讯，急忙调来6架飞机到平型关上空，企图掩护日军突围。被围日军听到飞机声，看到了一线生机，再次组织部队猛攻老爷庙和附近的高地。然而，日军的希望再次落空了，平型关已经被八路军围成铜墙铁壁，根本不可能突出去。
傍晚，战斗结束了。
山沟里响起了八路军战士的阵阵欢呼声，日军精锐第5师团第21旅团1000多人被歼灭了。坂垣征四郎，这个中将师团长，有名的“中国通”，万万没有想到在眼皮底下有一支严阵以待的八路军。
9月28日，八路军第115师最后一批指战员撤离平型关。就在这一天，坂垣征四郎亲自率领7000人马由灵丘西进。先头的第21联队第3大队首先目击了3天前激战留下的残迹，多年后日本出版的《滨田联队史》中有如下记载：
“9月28日，成泽中队得到友军的支援后，勇气百倍，再次继续前进中却遇到意外情景，一刹那间吓得停步不前。冷静下来看时，行进中的汽车联队似遭突袭全被歼灭，100余辆汽车惨遭烧毁，每隔约20米，倒着一辆汽车残骸。
“公路上有新庄中佐等无数阵亡者，及被烧焦躺在驾驶室里的尸体，一片惨状，目不忍睹。”
“想到平岩大队25日接支队命令前来救援，半路上却受到比我方多十几倍敌人的包围，终于未能到达目的地。为此，竟造成如此悲惨景象，痛切心情，难以言表。”
“用了长达3个小时，才把一辆辆烧焦的汽车拖到公路一边，处理好阵亡者的尸体，公路上勉强可以行进。成泽中队开始前进，到达岭上。从岭上向峡谷看，辎重车辆队不是也全部覆灭了？公路不是被辎重车辆、层层叠叠的人马的尸体堵塞着了吗？”
这正是粟饭原秀部队的大行李队及山口、口岛2个大队的大小行李队遭到覆灭，宛如地狱图画的悲惨情景。日军在此用了近3个小时收尸、腾路，才勉强腾出一条可以继续通行的路来。可见，当时平型关战斗是十分激烈的。
坂垣征四郎看到3天前的平型关战场，百感交集。但是，没有吸取教训，继续指挥日军屠杀中国人民。1948年12月22日深夜，坂垣征四郎这个双手沾满中国人民鲜血的刽子手，在日本东京鸭巢监狱被押上绞刑架。远东国际军事法庭起诉的28名战犯中，坂垣征四郎是第4号战犯。坂垣征四郎的罪孽深重，对中国人民犯下的罪责难逃。
平型关是英雄关。平型关战役打破了日军“不可战胜”的神话，创造了抗日战争的奇迹。
这次战役的影响是深远的，亲自参加平型关战斗的杨得志团长回忆说：
“平型关一战最大、最直接的影响还是在中国国内。它使全国人民看到了貌似强大的日本帝国主义的虚弱本质；它使全国人民看到自己不可战胜的力量；它使全国人民更加信赖中国共产党和其所领导的、坚决抗日的八路军。真是打出了中华民族的威风，打出了中华民族的志气，打出了全国人民对‘驱逐日寇出中国’、‘打倒日本帝国主义’，取得抗日战争最后胜利的坚强信念和信心！”
