1937年9月25日，八路军第115师在山西东北部内长城平型关地区设伏，一举消灭日军第五师团一部，史称平型关大捷，名扬中外，极大振奋了全国人民的抗战士气。
第五师团是日军老牌部队，机械化程度高，装备精良，官兵训练有素，被冠之以“钢军”的称号。抗战爆发后，第五师团在师团长板垣征四郎指挥下，打南口，占广灵，克涞源，下灵丘，一路势如破竹，直逼平型关口。中国第二战区组织了10万大军，从南北两翼向平型关集结，准备迎头歼击板垣师团，打个歼灭战。
为配合国军在正面作战，根据八路军总部命令，第115师进至平型关东南地区，利用关前公路和山地有利地形设伏，预备消灭由此经过的日军，并向平型关口发展攻击。9月25日上午本来是要配合国军向平型关东跑池一线的日军主力出击，不料突然有两路相向而行的日军进入了第115师的伏击圈，结果一下子就打出了平型关大捷。
关于这场战斗，在半个多世纪中一直有个争议不断的问题，就是究竟歼灭了多少日军。
根据通常的史书描述，平型关战斗中歼灭日军第五师团1000余人，而且没有抓到一个俘虏。至于这些日军所属的单位，有说正规部队，有说辎重部队，长期概念比较模糊。
考察日军方面的史料，记载就比较清晰了。进入第115师伏击圈的是两支部队，其中一支是隶属于第五师团的辎重队，有100多匹马和70多辆大车，约200余人随行；另一支是师团汽车队，有80余辆卡车和一辆小汽车，约300余人随行。战斗打起来后，平型关前的日军闻讯派出将近一个大队兵力前来支援，也与第115师发生战斗。
同样根据日军史料，这次战斗中辎重队和汽车队的总伤亡是219人， 其中阵亡166人，负伤53人。另外前来支援的日军一个大队伤亡约80人。加在一起，日军在这次战斗中总伤亡约300人左右。同时损失马车77辆、汽车75辆、步机枪100余支（挺）、步兵炮1门和百余匹马，以及一批弹药、粮食、大衣等物资。
考察一次战斗的战果和损失，通常的研究方法是遵循自情自报原则。在很多年中没有接触日方的战史资料，因此平型关战斗歼敌1000余人的说法长期流行。而近些年日方史料逐步披露后，为进行对比研究增添了很有价值的信息。实际上，不论是歼敌1000，还是杀敌300，都改变不了这是一场扬眉吐气胜利之战的史实，是中国人民盼望已久的抗战大捷，其历史意义早已超越了具体的战斗结果。
1937年9月，林彪率领军队在平型关伏击日寇，取得胜利，这是自抗战以来中国军队取得的第一次胜利，打破了敌人不可战胜的神话