第685團迎頭截擊；殲日軍一部。第687團將日軍後尾部隊分割包圍於蔡家峪和西溝村，並將搶佔韓家灣北側高地的一股日軍迅速殲滅，切斷了日軍退路。第686團第1、第3營勇猛地衝向公路，同日軍展開白刃格鬥。日軍死傷慘重，但仍利用車輛輜重作掩護進行頑抗。其中一部企圖搶佔公路西側老爺廟及其附近高地，掩護突圍。第686團第3營迅速衝過公路，搶先敵人佔領了老爺廟及其以北高地，與公路東側部隊對日軍構成兩面夾擊之勢，並將日軍壓迫於老爺廟至小寨村的狹谷之中。被圍日軍連續向老爺廟瘋狂反撲，企圖突圍，均被扼守該地的第3營擊退。為解救被圍日軍，先期進佔東跑池的日軍一部回援，被第685團阻擊。日軍第5師團長板垣徵四郎急令其在蔚縣、淶源的部隊速向平型關增援，又被第115師獨立團、騎兵營阻擊於靈丘以北和以東地區，並在靈丘以東打死打傷日軍300餘人。被圍於老爺廟至小寨村的日軍，在6架飛機掩護下，再次猛攻老爺廟及附近地區，仍未得逞。接著，第686團集中全力，在第685團和第687團各一部協同下，將被圍的日軍全殲。
值得一提的是，在這次戰役中，一種製作簡單，看似平常，卻對整個戰役的勝利起了重要作用的秘密武器鍘草刀立了大功。
板垣師團是日本的王牌軍之一，在日本侵華戰爭中，一直是先鋒軍。其裝備精良，機械化程度高。115師的官兵們只有小米加步槍。要讓敵人進了伏擊圈又出不去，就必須在適當的時候破壞掉敵人的汽車等交通工具。匕首、菜刀，只能手持著才能割破輪胎，這在戰鬥打響前是辦不到的。鍘草刀，刃利、背寬，破壞性大，穩定性好，很適宜在道路上埋設，且大部分老鄉家裡都有，收集容易。在敵人經過的路上，預先挖一些窄溝，將鍘草刀背朝下、刃朝上，或橫豎地埋好，露出地面５厘米左右。當輪胎碾上去的時候，鍘草刀自身也不會發出任何響聲，但輪胎外胎已被割裂，內胎不堪車身的重壓，跟著爆裂，整個汽車就癱瘓了，不但跑不動，反而變成阻礙敵人前進或後退的路障。而這時，115師如神兵天降，打得鬼子暈頭轉向，最後只好丟下一千多具屍體和大批武器輜重，倉皇逃竄。
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115師血戰平型關（2）
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平型關地形
在打掃戰場時，發現日軍屍體1000多人，而115師各團報上來的自己的傷亡數字是600多人，搗毀汽車百餘輛、大車200餘輛，繳獲大批軍用物資。由於日軍頑強的抵抗，血戰從上午７時開始，到下午4時才結束。十里喬溝屍橫遍地，連空氣中都瀰漫了血腥氣息。
程繼賢（1910…1937）陸軍第72師434團上校團長（山西太谷人）。1937年9月下旬，程奉命率部馳援平型關，一舉攻佔了平型關要地鷂子澗。日軍增兵夾擊程部，企圖奪回陣地。程抱定與陣地共存亡的決心，率領不足千人的兵力，與優勢之敵人展開了激烈的爭奪戰。後因彈盡援絕，程與所部官兵均壯烈犧牲。
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板垣首遭重創
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戰前，在寺內和板垣的談話中，極少提到共產黨領導下的八路軍一支十分神秘的弱小部隊。也許這支裝備極差、人數很少的隊伍不值一提。他們都不會想到，強大的第5師團剛到達平型關下，還未放開手腳，就遭到一次慘重的打擊。給予他們重重的一擊，又恰恰是這支他們不屑一提的隊伍。
正當板垣期待攻下平型關，太原就指日可待了，整個華北即可成為大日本帝國的囊中之物的美夢之際，他接到報告：第21旅團後衛和輜重部隊在平型關東北面的喬溝被眾多的中國軍隊包圍，已處於被全殲的危境之中。
這時候，板垣還不知道給他敲響警鐘的，恰恰是他並未放在眼裡的八路軍。正像後來日本決策當局所醒悟到的日本還未準備與有名的八路軍作戰，八路軍則準備與日軍長期戰鬥。
第5師團的司令部裡頓時亂了套。板垣立即請華北方面軍派飛機到喬溝一帶助戰，同時命令在蔚縣的第42聯隊派兩個大隊乘汽車迅速前往增援。然而，飛機飛臨戰場上空時，因雙方已混戰在一起，無法支援地面部隊作戰。前往增援的各路日軍尚在途中，喬溝的戰鬥就已結束。
3天之後，板垣才從震驚中回過神來，派出平巖大隊去喬溝清理戰場實際上是去收屍。八路軍只將自己的傷亡人員和繳獲的軍用物資運走，眾多的日軍屍體和被擊毀的車輛仍遺棄在戰場上。