部队在原平县下火车后．冒着连绵秋雨于9月14日到达五台山区的大营镇地区集结待命。部队不顾长途跋涉的疲劳，立即投入了临战训练和战时的政治动员工作。在政治动员中，广泛采用回忆对比的方法，用北上沿途指战员们耳闻目睹的事实，进行爱国主义和革命英雄主义教育。提高指战员们的政治觉悟，鼓舞部队士气，激发指战员的抗日救国的激情。同时广泛开展学习简短的日语喊话：“日本士兵弟兄们，你们不要怕，我们是八路军，缴枪不杀，优待俘虏”
9月23日第一一五师在上塞召开营以上干部会议。师长讲述了当前敌情：第五师团（称板垣师团）9月20日侵占灵丘县，向平型关逼近。平型关山口至灵丘县东河南镇，是一条由西南向东北延伸的狭窄谷道。地势最险要的是关沟至东河南镇约10多里的谷道中段。乱石滩的公路沟深数10丈，沟底通道仅能过一辆汽车，能错车的地方极少，沟深道窄甚为险要。而南北沟岸却是山地，便于我军隐蔽部署兵力，发挥火力与开展突击，是伏击歼敌的理想战场。因此，师部决定在这里打一场伏击战，狠狠打击一下日寇的嚣张气焰。林彪师长、聂荣臻副师长讲话说明我们胜利的条件和作战应该注意的事项，特别强调了要打好这一仗，初战必胜，扩大我党我军的政治影响。并号召多捉日军俘虏，同时向各级领导干部提出了具体要求。会议很快结束了，各部队当日下午出动，连夜向指定位置开进。
部队冒着连绵秋雨，沿着山谷河川，踏着崎岖小道，进至平型关以东人烟稀少的山区，野外露营，隐蔽待命。塞外天气变化无常，连日阴雨连绵，云雾笼罩着天空，敌机难以发现地面目标D寒冷的深夜加上连日的秋雨，我们的干部和战士没有雨衣，又是穿着夏装，白天都感到凉气袭人，深夜更是难熬。指挥员们忙于现场勘察和具体部署作战任务，战士们抓紧时机做临战前的一切准备工作。个个磨拳擦掌，随时准备出击。
9月24日，从灵丘方向断断续续传来的炮声，在山谷里回荡着，由此判断日军很有可能于翌日进犯平型关。于是师部命令各部队于当晚冒着倾盆大雨进入预定伏击阵地口雨渐渐的停了，经过一夜风雨侵袭的指战员们，忍受着饥饿和寒冷，非常隐蔽地趴在冰凉而潮湿的阵地上，等待战斗。
9月25日拂晓，山谷里传来了汽车的马达声，进犯平型关的日寇已隐约可见。这是日寇板垣师团第二十一旅团的辎重和后卫部队，4000余人。前面是100多辆汽车，接着是200多辆大车，除军用物资外，车上还坐满了戴着钢盔的鬼子兵，再后是驮着九二步兵炮的骡马和骑兵。车马连成一线，汽车的马达声和马蹄声充斥在山谷里。由于道路狭窄，雨后泥泞，其车辆人马拥挤堵塞，行．动缓慢。敌人那种骄横的阵势，得意洋洋的样子，长驱直入，如入无人之地，因为日寇进犯以来，基本上没有遭到什么抵抗。所以，虽是辎重和后卫部队．仍然大摇大摆的轻率冒进。早7时许，敌军已全部进入伏击圈，一声令下，全线突然开火，南北夹攻，追击炮支援步兵勇士们的冲杀声和爆炸声．在山谷里轰鸣。在l0余里狭长的公路上将敌人切为数段。勇士们猛冲向公路与敌短兵相接，展开了白刃格斗。六八五团五连曾宪生连长，率领五连的同志向鬼子冲锋时光荣牺牲。曾宪生同志打仗异常勇猛，在长征中曾当过红二师刘亚楼政治委员的警卫员，同志们给他起了个外号叫“猛子”。当听到猛子连长牺牲时，同志们都悲痛地流下了热泪，战友们怀念曾连长，决心为烈士们报仇。此时指导员杨俊生同志也已负伤，仍坚持指挥战斗。经过数小时白刃格斗．日寇伤亡惨重，失去了指挥。但仍在就地利用地形和车辆，以轻重机枪作掩护．凭借优势火力进行顽抗。有些鬼子向山上爬，妄图夺取阵地，均遭到我军轻重机枪和特等射手的杀伤。甚至在拼博中，我们的伤兵与鬼子的伤兵扭打成一团，互相用牙齿咬，用拳头打令敌人虽然很顽固，但却无法抵住我军的突然猛烈进攻，无法摆脱失败被歼的命运。
当日黄昏前，我率领政治处宣传队和担架队抢救伤员和打扫战场时，遭到敌散兵在山坡上的火力袭击，伤我担架队员数人。枪声就是命令，同我们一齐打扫战场的部队，主动出击将残敌歼灭。黄昏时，我到团指挥所去，刚进到指挥所附近，警卫连的战士问：“股长同志，你们带水没有？这仗打的真痛快。待机时冷的很，打起仗来又热的很，吃了鬼子的饼干现在又渴的很。"当我们到达团指挥所时，邓华主任说：“一天没有喝水了，干得嗓子直冒烟。"邓华同志忙叫宣传队的同志到山下村里找水。当宣传队的同志进到村里接近窑洞时，在窑洞里的鬼子向他们开枪射击，于是邓华主任命令特务连搜查消灭隐蔽在村里的鬼子散兵。
26日继续打扫战场。鬼子的汽车和物资仍在燃烧，遗弃的武器和鬼子的尸体堵满沟底。战士们将能用的武器弹药和能穿能吃的物资收集起来。有的战士拾起了掷弹筒又丢下了，一边走一边说，这是打气筒，没什么用。有的同志知道这是日本式的掷弹筒，急忙的又将掷弹筒收集起来，这比追击炮还方便，并将一箱箱的掷弹筒弹也拾走了。当时我们选了3辆没有损坏的摩托车，聂荣臻副师长正好经过，对我说：“你们动员担架队和宣传队把它推回去。"费了不小力气，推了3里多路，没有可行的道路，又没钥匙，也没有人会开，最后还是将这3辆三轮摩托车毁掉了。翌日上午，我们爬上一个山坡，从望远镜中看到日本的坦克上插有日本旗，向平型关城门口开进。平型关战斗中，我军歼敌板垣师团第二十一旅团1000余人，毁汽车100余辆，大车200余辆，缴获九二步兵炮两门，炮弹2000多发，机枪20余挺，步枪干余支．战马50余匹．其它武器辎重甚多。还缴获了一批日军作战地图和文书。附近山沟里的老百姓，听到我们八路军打了大胜仗，都出来帮我们搬运战利品。
平型关战役，是八路军北上抗日、初次出征取得的伟大胜利。这一胜利，首先在政治上具有重要意义。在敌军长驱直入，国民党军卫立煌和阎锡山的部队节节败退，华北战局危急的形势下，八路军首战大捷，表现出中国人民确有战胜敌人的勇气和力量，使全国人民看到了中华民族的希望，从而极大地振奋了全国的民心士气．增强了抗战胜利的信心，提高了中国共产党和八路军的声望，并扩大了中国抗战在国际上的声誉和威望。其次，在军事上有力地打击了敌人的疯狂气焰，挫伤了敌人的锐气，打破了日军“不可战胜”的神话，迟滞了敌军的进攻，打乱了敌人的作战部署，有效地钳制了敌人精锐第五师团，有力地支援了友军作战。同时也为开辟晋察冀边区抗日根据地创造了有利条件。
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