1937 年 9 月中下旬，沿津浦铁路、平汉铁路南下的日军，分别占领河北沧州、保定等地。沿平绥铁路推进的日军进入山西北部，占领天镇、广灵、大同。阎锡山指挥的晋绥军纷纷向雁门关方向撤退。进驻五台的八路军总部指示第120师从西面驰援雁门关；第115师从东面配合友军作战，对从灵丘增援平型关之敌实施攻击。9 月 22 日，日军第5师团一部首先从灵丘向平型关方向进犯，23 日和 24 日在平型关正面及团城口与中国守军发生激战。9 月 24 日，第115师主力冒雨由冉庄向平型关东北前进后设伏。9 月 25 日晨，日军第5师团第21旅团一部进入八路军的伏击区。八路军突然发起猛烈攻击，并充分发挥近战和山地战的特长，对陷入混乱的日军实行分割、包围，与敌进行白刃格斗，歼敌 1000 余人，击毁汽车 100 余辆，缴获一批辎重和武器。9 月 24日至 25 日，担任钳制、阻击任务的第115师独立团，截断涞源、灵丘之间的交通线，打退日军增援部队的多次冲击，歼敌 300 余人。

　　平型关战斗，是华北战场上中国军队主动寻歼敌人的第一个大胜仗，有力地配合了正面战场的防御作战。它打破了日军不可战胜的神话，振奋了全国人心，提高了共产党和八路军的威望。