平型关大捷是抗战开始后中国军队取得的第一个歼灭战的大胜利，在全国抗战中具有相当重要的地位和作用。作为八路军出师后首战的平型关战役，充分体现了中共中央关于从国内革命战争的正规战向抗日民族解放战争的游击战转变的战略方针。
中国共产党关于抗日战争的战略方针和部署，早在平型关战役之前，体现在1937年8月下旬中共中央政治局洛川会议的决策，和八路军出师前后中共中央、毛泽东等发出的一系列电报中。其要点为：全国抗战的总方针是持久战，目前的作战方针应是攻势防御，而不是单纯防御，正规战与游击战相配合，正面作战与侧面作战配合。八路军的作战方针是独立自主的山地游击战争，包括有利条件下集中兵力消灭敌人兵团和向平原发展游击战争。“独立自主”是在全国统一的战略下有相对独立的指挥权，目前八路军应在统一战线部署下进行独立自主的分散作战的游击战争。关于八路军的部署，中共中央军委原拟八路军主力全部集中于恒山山脉冀察晋绥四省交界处，配合国民党军保卫山西和华北。不久，鉴于战局的急剧变化，八路军如执行此计划将会处于敌军的战略迂回中而陷入被动地位，中央军委遂于9月17日决定：八路军第一二〇师、第一二九师和第一一五师，分别转向晋西北管涔山脉、晋西南吕梁山脉、晋东北恒山山脉南段和晋东南太行、太岳山脉，以便展开于敌军翼侧，在战略上处于主动地位，独立自主的进行山地游击战争，更有力地钳制和打击敌军、配合友军作战，并在山西的四角创建长期独立坚持华北游击战争的战略支点。
八路军第一一五师于9月25日开展的平型关作战，从总体上说是在中共中央上述战略方针和部署下进行的。1937年的9月中下旬，日军沿津浦铁路、平汉铁路南下，分别占领河北沧州、保定等地。沿平绥铁路推进的日军进入山西北部，占领天镇、广灵、大同。阎锡山指挥的晋绥军纷纷向雁门关方向撤退。进驻五台山的八路军总部指示第一二〇师从西面驰援雁门关；第一一五师从东面配合友军作战，对从灵丘增援平型关之敌实施攻击。
9月22日，日军第五师团（师团长坂垣征四郎）一部首先从灵丘向平型关方向进犯，23日和24日在平型关正面及团城口与中国守军发生激战。9月24日，第一一五师冒雨由冉庄向平型关东北的白崖台前进，在小寨村至老爷庙公路附近山地设伏。9月25日晨，日军第五师团第二十一旅团一部进入八路军的伏击区。八路军利用居高临下的有利地形，突然发起猛烈攻击。八路军充分发挥近战和山地战的特长，对陷入混乱的日军实行分割、包围，与敌进行白刃格斗，歼敌1000余人，击毁日军汽车100余辆，缴获一批辎重和武器。9月24日至25日，担任钳制、阻击任务的第一一五师独立团，截断涞源、灵丘之间的交通线，在腰站地区打退日军增援部队的多次冲击，歼敌300余人。
平型关战役，是华北战场上中国军队主动寻歼敌人的第一个大胜仗，也是八路军开赴抗日前线后首战告捷，此役有力地配合了正面战场的防御作战，打破了日军不可战胜的神话，极大地振奋了全国军民的胜利信心，提高了共产党和八路军的威望。
9月26日，毛泽东致电朱德、彭德怀，庆祝八路军取得的第一个胜利。10月1日，毛泽东致电在南京与国民党谈判的中共中央代表秦邦宪、叶剑英和潘汉年，通报平型关战役的战果，并指出：“是役已将敌攻平型关计划破坏，但敌还从雁门关一带进攻。我游击队正活动于灵丘、涞源、蔚县之间，颇有缴获。敌用大兵团对付我游击队，还不知道红军游击战法。我们捷报发至全国，连日各省祝捷电甚多。”