优质TNT炸药引发的冲击波将日军士兵掀飞上天，汽车残骸、物资碎片散落一地。轰炸机在完成轰炸后，还低空飞行，用机载机枪扫射逃窜的日军，彻底粉碎了他们突围的企图。
“八嘎！支那人怎么会有这么强的火力？还有飞机支援？”日军联队长看着眼前的惨状，目瞪口呆。他原本以为这只是一场小规模的游击队袭扰，却没想到遭遇的是装备精良、配合默契的主力部队。
八路军将士们趁势发起冲锋，战士们端着步枪，高喊着“冲啊！杀鬼子！”冲向公路，与日军展开白刃战。日军虽负隅顽抗，但在八路军的勇猛攻势下，很快便溃不成军。有的日军士兵试图躲在汽车底下顽抗，被八路军战士用手榴弹炸死；有的试图沿山崖逃窜，却被埋伏在两侧的八路军士兵一一击毙。
战斗持续了不到半天，便以八路军的完胜告终。战场清理完毕后，统计战果让所有人都振奋不已：此次平型关伏击战，共歼灭日军1500余人，击毙联队长以下军官数十人；缴获汽车80余辆、马车百余辆，粮食500余吨、弹药100余万发、油料200余桶，还有大量的枪支、火炮、电台等军用物资；而八路军仅伤亡不到500人，以极小的代价取得了辉煌的胜利。
“胜利了！我们打赢了！”平型关的山崖上，八路军将士们欢呼雀跃，举起缴获的日军军旗，脸上满是胜利的笑容。消息迅速传遍全国，各大报纸纷纷头版报道“平型关大捷”，称赞八路军“首战告捷，重创日寇”，彻底打破了“日军不可战胜”的神话。
国府也通电嘉奖八路军：“115师于平型关奋勇杀敌，重创日军辎重联队，截断敌军补给，支援忻口前线，功不可没！特予嘉奖，望再接再厉，为抗战再立新功！”李辰收到消息后，也笑着对身边的参谋说道：“八路军打得漂亮！有了这些缴获的物资，他们的战力又能提升一截，敌后游击战也能开展得更顺利了！”
而平型关大捷带来的最直接影响，便是忻口前线日军的补给彻底中断。正在忻口发起猛攻的日军第五师团，原本指望这支辎重联队送来的粮弹维持进攻，却没想到物资被截、联队被歼。前线日军的弹药很快告急，飞机因缺乏油料无法起飞，坦克因没有燃油变成废铁，士兵们的粮食供应也锐减，每天只能分到少量的饼干与罐头，士气一落千丈。
“支那人太狡猾了！补给线被切断，我们的进攻根本无法继续！”日军第五师团师团长板垣征四郎对着通讯兵怒吼，却毫无办法。忻口防线的中方部队本就兵力雄厚、工事坚
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