9月下旬，八路军出发时分赴各地的主要领导人朱德、彭德怀、任弼时、左权等汇集一起。9月21日，中amp;#8226;共中央军委前方分会召开会议，讨论山西战局和八路军的作战计划。彭德怀在会上说明了通报了友军要求侧击进攻平型关之敌的意见，得到与会者的一致赞同。据此，八路军总部制定了作战训令。9月23日，朱德、彭德怀向一一五师下达了“一一五师应即向平型关、灵丘间出动，机动侧击向平型关进攻之敌”的命令。与此同时，八路军一一五师作为先遣部队风雨兼程于9月下旬＃＃＃到平型关附近。跟随先头部队推进的林彪，在到达平型关附近后，根据对地形的勘察和对敌情的分析，也向八路军总部和中amp;#8226;共中央军委、毛amp;#8226;泽amp;#8226;东提出了集中兵力打一仗的建议。
平型关战斗，是由林彪具体指挥的。在平型关战斗中，林彪几次踏勘平型关的地形，选择了日军必经之路而又非常适宜进行伏击战斗的战场，制定了以两个团截击和分割行进中的敌人，以1个团断敌退路，一独立团和骑兵营阻击敌人增援部队，以1个团为预备队的作战部署，在现场机动指挥战斗的进行。作战中，他突破了原先提出的动用1个旅的计划，实际是使用了全师的兵力，这是根据实际情况而采取的变更，也反映了他希望大打一仗、获得重大战果的心理。随机应变，是军事指挥中经常发生的事情，因此应该是允许的，而这一变更对平型关战斗的胜利产生了积极的作用。总之，平型关战斗的胜利，是中央军委总部署和八路军一一五师全体指战员浴血奋战的结果，与林彪的指挥也是分不开的。
如前所述，平型关战斗虽是在阎锡山计划的作战方案框架下进行的，但是八路军独立进行的。以敌后游击战和运动战配合gmd的正面作战，是在南京军事会议上朱德就提出来的，而八路军实行独立自主的敌后游击战和运动战，则是这个协议的基本内容。平型关战斗，八路军信守了这个原则。平型关战斗的计划、部署，使用的兵力和战斗的进行，都是八路军一一五师承担的，战斗过程中，没有gmd军队参战，也没有gmd军队对日军的牵制。本来是应该有gmd军队配合的，但当八路军在平型关打响后，却没有给予配合。一一五师曾数次派人与附近的gmd军队联系，但都没有结果。平型关战斗结束后，按照与gmd军队的约定，八路军一一五师参战部队立即向平型关正面的东跑池日军逼进，并在当日黄昏抢占了东跑池周围的高地，将日军包围在东跑池一带的盆地。但是gmd军队却没有按照计划出击。时任三四三旅六八五团团长的杨得志回忆说：按照预定计划，gmd军应和我们同时出击，在我们消灭公路上的敌人以后，转向东跑池，配合他们全歼垣师团。不料想，我们和兄弟团队跑到东跑池包围了敌人，却不见一个gmd兵的影子，原来他们根本就没有出击。gmd军队的怠战，使该地的日军未能被歼，平型关战斗的战果未能得到扩大。
平型关大捷的影响
平型关战斗是全国抗战以来中国amp;#8226;共amp;#8226;产amp;#8226;党军队的第一个大胜仗，影响深远，平型关战斗消灭日军1000多人，从整个抗日战争的历史看，不是大仗，但它震动全国，意义深远。第一，抗战以来，中国军队英勇奋战，但没有获得很好的战绩。其时，南线的淞沪会战一直处在胶着状态，中国军队伤亡严重。保定、石家庄等大城市和平汉、津浦路北段的大片土地迅速沦陷，阎锡山的晋军也是连续丧失地盘。平型关战斗干净利索地消灭千馀日军，是全国抗战以来中国军队的第一个大胜仗。因此，gmd政府称：“此为华军在平绥线之空前胜利。”它给予在侵华以来横冲直闯的日军沉重的打击，尤其因为打击的是日军的王牌师团，因此这个打击就对日军特别沉重，也就特别有意义。而它更重大的意义，是极大地鼓舞了全国人民的抗日斗志，正如时任gmd第二战区战地动员委员会主任委员续范亭所指出的：平型关战役的特别意义，“在于打破了‘皇军’不可战胜的神话，提高我们的士气。”第二，平型关战斗对日军的痛击，既打破了日军突破平型关、打击中国第二战区部队，从右翼配合日军华北主力在平汉路作战的战略企图，又顿挫了日军向山西腹地深入的进攻势头，挫伤了日军的锐气，使之再不敢贸然深入，为中国方面部署忻口会战提供了时机，从而也就有力地支援了中国正面军队的抗战。第三，八路军以远远不如gmd军队的简陋装备，用甚至当时民间武装都看不起的武器，主动迎战日军的主力师团，并且首战大捷，突出地显示了八路军的战斗力，因此极大地提高了八路军的威信，提高了中国amp;#8226;共amp;#8226;产amp;#8226;党的威信。第四，平型关战斗增进了中国amp;#8226;共amp;#8226;产amp;#8226;党领导人对抗日战争规律的认识。毛amp;#8226;泽amp;#8226;东根据平型关战斗的经验，在1937年9月29日进一步提出八路军的作战方针：“根本方针是争取群众，组织群众的游击队。在这个总方针下，实行有条件的集中作战。”不久，他把它概括为“独立自主的游击战和运动战”，从而完善了我党对领导抗日战争的作战指导思想。
应当看到，平型关大捷无论从什么角度看都是一场很小的胜仗，打的是日军二流的辎重部队，结果还是杀敌一万，自损八千。但是这场战争的历史意义是不容小觑的。因为自从中日开战以来，中方还没有取得一场胜仗，哪怕是这样的小小的伏击战。因此，此战过后，无论是八路军方面还是gmd方面都有意识地扩大其影响，虚夸战绩，为的就是在最大程度上鼓舞中国军民的抗日士气，打破日军不可战胜的神话，去除在军队中根深蒂固的恐日畏战思想。因此此战作为抗日之第一胜仗，还是有其巨大的历史作用的。
注：平型关大捷与平型关战役是两个经常被混淆却全然不同的概念。平型关战役是我晋绥军在平型关一带纵深对日进行的防御作战，是太原会战的一个重大战役，此战役最终因日军突破平型关关口而失败；平型关大捷指的是在平型关战役中我八路军为配合晋绥军的平型关战役而进行的短时间小规模的伏击战，战场范围在平型关以西的乔沟沿线和广灵方向的驻马岭地区，战斗成功伏击了企图通过平型关的日军，全歼日军第21旅团辎重部队约1000人，八路军伤亡600余人，成为全面抗战爆发以来中国军队对日作战的胜利。
平型关大捷的辨析
中方资料
平型关一战是1937年9月25日爆发的，第二天，即9月26日上午，毛amp;#8226;泽amp;#8226;东接到捷报后，当即草拟了夸大宣传的战报，并以八路军参谋处名义致电国民政府军委会等报捷，全国各大报纷纷刊载，如：“九月廿五日，我八路军在晋北平型关与敌万余激战，反复冲锋，我军奋勉无前，将进攻之敌全部击溃。所有平型关以北之辛庄、关沙、东跑池一带阵地，完全夺取。敌官兵被击毙者，尸横山野，一部被俘虏缴械，获汽车、坦克车、枪炮及其他军用品甚多，正在清查中。现残敌溃退至小赛村，我四面包围中。八路军参谋处。宥（注：指9月26日）。”
26日中午11时，毛amp;#8226;泽amp;#8226;东在给朱德、彭德怀等人的电报中说明：“已用八路军参谋处名义用有线电、无线电发出简单捷报，只说将敌万余击溃，击毙甚多，一批俘虏，车辆枪炮缴获甚多，正清查中等语。”毛并提出：“关于缴获数目对gmd不可夸大，但对外宣传可略增数目字，是否可说俘虏千余人，汽车八十余辆，坦克五辆，炮三门，炮弹三千发，请酌定见告，以为统一”。（《毛amp;#8226;泽amp;#8226;东致朱彭任并告林聂电》，1937年9月26日）。
由于这时朱、彭已将战果上报南京蒋介石和阎锡山，内容仍然是“缴获汽车六十余辆，小摩托车三辆，外炮一门，炮弹二千余发”，“俘虏敌官兵三百余名，另有敌一部约四五百人，马数十匹被我完全包围，死不缴械，故全部打死”等，故对毛amp;#8226;泽amp;#8226;东把击敌数扩大到万余，且声称俘虏千余等，他们显然认为不妥。接电后，朱、彭两人当晚即联名复电提出：“昨天的胜利对gmd、对外宣传，我们意见不必扩大，以我们本日致蒋阎电为好。”（《朱彭致毛amp;#8226;泽amp;#8226;东并告林聂电》，1937年9月26日）。
但是，正如毛电已经说到的，由其亲拟的捷报早已发出，只是因为缴获问题要和前方统一口径，故才去电朱、彭商量，此一说法已难以收回了。结果，中amp;#8226;共方面当天在给南京当局的电报中就出现了延安和前总两个内容大相径庭的平型关战斗捷报，而中amp;#8226;共方面乃至于各方报纸上，自然也都是以毛amp;#8226;泽amp;#8226;东的捷报为准。所谓平型关一战歼敌万余的说法，即由此而来。
而1937年11月20日由中amp;#8226;共中央所属的抗战出版社发行的《第八路军》一书是这样报导的：“二十五号那天，敌人著名的板垣师团的第十和二十二联队，进入平型关战毕，我军俘获敌人一千余人，敌伤亡在五千以上，我军又夺得坦克车、装甲车及马车共七十四辆。”