1937年9月，日軍占領山西大同后，企圖突破平型關，抄雁門關后路奪取太原。八路軍115師利用平型關兩面是山、僅有一路從中間通過的險要地形，于9月24日夜，冒雨埋伏在平型關東北的公路兩側山地。
9月25日拂曉，敵精銳部隊板垣第5師團第21旅團約4000人，100余輛汽車和200余輛大車及少數騎兵，完全進入我伏擊圈內，約5時半，我全線部隊居高臨下突然發起進攻，待炸毀敵汽車，使敵亂作一團后，我軍立即展開全線沖殺。經一天激戰，全殲日軍板垣師團1000多人，擊毀全部車輛，繳獲步槍1000多支，火炮1門，輕重機槍200多挺和大量軍用物資。
這是八路軍出師抗日后取得的第一次大勝利，也是全國抗日戰場上取得的第一次大勝利。