抗日戰爭初期，八路軍一一五師在平型關大敗日寇，打破了日軍不可戰勝的神話，平型關也隨之名聲大振。然而，時至今日，有許多人還是沒有搞清楚平型關戰役與平型關大捷之間的關係，經常將平型關戰役與平型關大捷混為一談。
"七七事變"後，日本侵略者意圖以強大兵力迅速佔領太原及整個山西省。1937年9月11日，日軍最精鋭的第五師團進至河北蔚縣，其一部西向山西廣靈、靈丘進犯。廣靈、靈丘一線的湯恩伯部十七軍及七十三師與敵軍鏖戰8個日夜後，撤至平型關一線。第二戰區司令長官閻錫山在長城一線佈防禦敵。以楊愛源為右路總司令，接替湯恩伯指揮;傅作義為左路司令，七十一師集結繁峙，七十二師集結代縣，作為預備隊。新編第二師至繁峙沙河待命，第十五軍至凌雲口一帶策應。平型關一線佈防完成。
這時紅軍剛剛改編為第八路軍，歸入第二戰區序列，也在向山西前線開進。林彪、聶榮臻所部一一五師於9月14日抵達平型關南大營鎮待命。周恩來、朱德、彭德懷多次與第二戰區司令長官閻錫山、副司令長官黃紹竑、第十四集團軍總司令衞立煌會談，確定八路軍不進行正面陣地防禦，主要在敵軍側後進行遊擊戰，擊破敵後方交通線和兵站據點。
9月22日，日軍二十一旅團在戰軍配合下向平型關陣地進攻，被我七十三師擊退。23日，日軍再次向平型關、團城口進攻，二十一聯隊企圖繞過平型關。我軍七十三師、八十四師、獨立第八旅，與敵展開血戰。
23日，閻錫山令傅作義部投入戰鬥與楊愛源聯合指揮作戰，金憲章新編第二師、郭宗汾七十一師、傅作義三十五軍，向前線開進，令八路軍一一五師自陣地右翼向北攻擊平型關敵軍側背。此時，一一五師已經進至平型關東的冉莊、東長城村一線。由於我軍力量增強，25日，我軍將進佔團城口將日軍二十一旅團主力包圍。
就在我軍準備圍殲敵二十一旅團主力的同時，八路軍一一五師一個團及騎兵營向靈丘方向前進牽制敵人，24日夜，一一五師三個團冒雨在平型關東北山區設伏。以兩個團截擊和分割行進中的敵人，以一個團斷敵退路，以一個獨立團和騎兵營阻擊敵人增援部隊，以一個團為預備隊。
25日晨，敵二十一旅團一部及輜重車隊，沿靈丘至平型關公路向前線西進。7時許，全部進入我八路軍一一五師伏擊地域，我軍全線突然開火，經過約6個小時的浴血奮戰，至13時許戰鬥結束，計殲敵千餘人，繳獲步槍千餘支，機槍二十餘挺，擊毀汽車百餘輛、馬車兩百餘輛。取得首戰大捷，這就是著名的"平型關大捷"。平型關一一五師伏擊成功，切斷了日軍的交通線，有力地支援了平型關正面的反攻。
平型關戰鬥結束後，八路軍一一五師參戰部隊立即向平型關正面的東跑池日軍逼近，並在當日黃昏搶佔了東跑池周圍的高地，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。國民黨軍隊的怠戰，使該地的日軍未能被殲，平型關戰鬥的戰果未能得到擴大。
八路軍平型關伏擊成功的同時，傅作義、楊愛源等部，加緊收縮圍攻團城口敵軍二十一旅團主力。日軍第五師團長阪垣急令四十二聯隊、二十一聯隊向平型關增援。
27日至29日，雙方在平型關展開激烈的爭奪戰，相持不下，死傷累累。敵關東軍十五混成旅、第二混成旅、十川支隊，馳援平型關二十一旅團。由於日軍增援部隊陸續到達，我軍茹越口、鐵角嶺陣地失守，平型關正面陣地腹背受敵。9月30日夜，前線各部隊奉命撤離。平型關戰役結束。
平型關之戰歷時一個月(從9月3日製訂作戰計劃到10月2日全線撤退)，戰場綿延數百里，我方投入兵力10多萬人，達11個軍，歷經大小戰鬥數十次。日本軍方卻顯然縮小了死傷人數，只在資料上記載，日軍死傷8562人。
平型關戰役是忻口會戰的前期階段，平型關戰役也是"七七"之後，中國軍隊對日本侵略者最頑強的抗擊，幾乎將有"鋼軍"之稱的日軍二十一旅團全殲。雖然因敵增援解圍，平型關戰役最後沒有取得勝利，但是卻給氣焰極為囂張的日軍以巨大的打擊，讓他們看到速戰滅亡中國是不可能的。這也是第二次國共合作後，八路軍與國民黨軍隊的第一次配合作戰。
平型關戰役中八路軍一一五師雖然沒有進入正面戰場，但是首戰就取得了勝利，切斷了敵人的交通線，有力支持了正面戰場。
平型關大捷，從軍事上説應該稱為平型關戰鬥。戰場實際上就是在由靈丘通往平型關方向的小寨、老爺廟和關溝一帶和一條叫喬溝的深溝裏，距離平型關口大概還有0？5公里。為了表述方便稱平型關大捷。
從戰役角度看，平型關戰鬥是配合平型關主戰場的側後伏擊戰，是全國抗戰開始以來中國軍隊的第一個大勝利。殲滅的是日軍二十一旅團的一個輜重部隊1000餘人，並不是整個的二十一旅團，更不是阪垣師團。由於八路軍對日本軍隊的戰法、戰鬥能力並沒有感性認識，此戰也損失上千經過長征的老戰士及寶貴的彈藥。
平型關戰鬥的意義，主要是在政治上的。八路軍首戰告捷，打破了日軍不可戰勝的神話;為友軍樹立了榜樣，使全國人民看到了抗日戰爭的希望，對八路軍抗戰的重要作用有了認識。這次戰鬥，也使八路軍認識到了日本軍隊的特點，取得了對日作戰的經驗與教訓。從此，八路軍堅定了游擊戰為主要戰法的思想。
平型關戰役是八路軍與多派系國民黨軍隊的第一次協同作戰，這次合作的成功，為以後的國共合作共同抗日打下了良好的基礎。
