1937年9月，八路军刚投入抗战前线时，日军已经推进至平绥线，并分兵两路南下。其中，一支由蔚县、广灵、涞源出发的日军主力，目标直指平型关。

这一支日军部队正是被称为精锐的板垣师团，刚刚从广岛出发来到中国，士气高涨，气焰异常嚣张，进攻势头凶猛。平型关位于山西东北部的古长城之上，是一处重要的军事关隘，被誉为山西的“门户”。随着日军的逼近，平型关形势岌岌可危，山西的防线也随之告急。9月23日，第二战区司令阎锡山紧急向八路军总指挥朱德发出电报：

“22日夜，日军突然发起奇袭，平型关阵地激战正酣，盼望八路军配合作战。”

此时，八路军第115师正在向平型关附近进军，朱德和彭德怀立刻作出反应，命令：“115师应立即向平型关与灵丘间出动，机动侧击日军进攻，但要在灵丘南方留下部分兵力，以确保自己右侧的安全。”

同时，朱德也迅速通知毛主席：“昨夜，灵丘附近敌军已向平型关逼近，正在激战。我115师今晚将在冉庄集结，准备配合平型关部队侧击敌人。另派一部直属队及独立团向灵丘北侧行动。”

朱德还将115师的进攻准备情况以及120师的开进动向报告给了蒋介石和阎锡山。这一系列举措表明，八路军已经深入到日军的后方，打破了日军之前后方安全的局面。过去，日军长驱直入，几千里后方无人可扰，但现在，八路军已悄然插入了他们的腹地，日军完全没有察觉。

很快，115师便在平型关打响了震惊中外的伏击战。

9月24日深夜，按照朱德和彭德怀的指示，115师主力在暴雨中冒着黑夜，快速向平型关东侧集结。黎明前，全师迅速占领了通往平型关的公路两侧的高地，在大雨中隐蔽设伏。这条公路是日军进攻前方的必经之地，地势险要，公路盘旋在群山之间，易守难攻。

约在上午七点，日军板垣师团第21旅团的主力部队呼啸而来，迅速进入了115师设下的“口袋”中。埋伏的115师瞬间发起攻击！各团几乎同时发动猛攻，迅速对敌人进行分割包围。

朱德后来回忆道：“敌人警觉性极低，尽管日军精锐，但他们的戒备疏忽，直到我们开始开火，敌人才察觉到危险。我们的迅猛攻击直接切断了敌人南北交通线，夺取了他们的主要阵地。”

115师凭借迅猛的行动，打乱了日军的部署，迅速展开近战，虽然日军拥有飞机和炮火支持，但由于地形限制，他们无法有效反击。短短一天的激战中，115师成功歼敌一千多人，包围圈内的日军几乎全军覆没，取得了抗战初期中国军队对日军的首次重大胜利。

这一消息传遍全国，举国振奋。第二战区副司令黄绍竑回忆说：“当时石家庄的百姓几乎忘记了敌机的空袭，大家兴奋异常，甚至放起了鞭炮庆祝这个胜利。”

许多史料曾误传平型关大捷是115师自主行动的结果，但事实并非如此。115师的“机动侧击”行动，完全是根据朱德和彭德怀的指示执行的。陈冠任在《中国人民解放军十大元帅：解放军十大统帅鲜为人知的历史》一书中详细记述了朱德、彭德怀等元帅如何指挥这场战斗，书中史料新颖且精准，成为该社畅销书之一，销量突破百万册，曾一度位居中国军事畅销书榜首。