林彪师长即命令部队25日零时出发。战士们顶着狂风暴雨，涉急湍山洪，在拂晓前到达了指定地区，把全师主力布置在平型关到东河南镇10余里长的公路南侧山地边缘上。
343旅之686团位于白崖台附近，左侧是685团，右侧是687团，口袋底是第33军之独立8旅，115师第344旅，687团断敌退路并打援敌，688团作为预备队。
这一部署使得进攻平型关的敌人完全处于包围圈伏击之中。八路军同时又以一部从关沟出发，主动接应郭宗汾的出击部队。
此时战士们只着单军装，又破又烂，经半夜冒雨急行军，被汗雨湿透。晋北9月下旬夜间气温已很低（9月19日中秋节，平型关、恒山、雁门关一带曾降大雪），战士们又冷又饿，但伏于湿地、山岩上待命，士气高昂。
25日晨5时半左右，敌第一辆汽车进入伏击圈，聂传令：沉住气，无命令不许开火。等敌后板垣师团第21旅团千余人及汽车、大车300余辆进入伏击圈后，115师某团5连连长曾贤生率全连首先向敌冲杀，用手榴弹炸毁敌人最后一辆汽车。
敌人退路被截断，于是拼命冲杀，反复争夺公路两侧制高点――老爷庙。敌人争夺失败，预示着被围歼的灭顶之灾，于是企图冲破独8旅阵地逃命。独8旅把一线配备改为纵深配备，拼死抵抗。
不久，日军板塬师团第21旅一部主力和辎重部队，乘汽车100余辆，沿平型关公路由东向西缓缓开近。到7点，这支部队全部进入115师的伏击圈内。
115师抓住宝贵战机，立即命令全线突然开火。一时间，枪声大作。遭到打击的日军不知所措，乱做一团。115师趁机发起猛攻，从山上向日军猛冲过来，分几路将日军压缩在峡谷中。
已陷入包围圈的日军负隅顽抗，死不投降，拼命反扑。负责阻击敌军的386团第二营抢占制高点，以密集火力，打得敌军无处藏身。
板塬师团师长板塬征四郎得知部下被围歼的消息后，立即派兵增援，遭到等候多时的115师迎头痛击。这时，日军又派出6架飞机进行火力掩护，企图反扑。可是，双方的肉搏战使飞机也派不上用场。终于，日军停止了进攻。
东条纵队乘平型关鏖战之机，于9月28日一举突破恒山、雁门关的接合部茹越口，杨澄源的34军退入繁峙。为保卫平型关战场安全，梁鉴堂旅长亲率仅有的一营人冲杀，企图夺回山口，但是兵力太少，梁旅长和大部分官兵牺牲，王靖国又急命方克猷旅长反攻茹越口，方旅长又被敌冲垮。
29日，敌占繁峙城，严重威胁我主战场侧后。9月30日，阎锡山召集前线将领会议，决定全线撤退。10月2日夜，全线开始撤退。
柴永波从梁大勇发来的电文获悉这一消息，对林彪的部队称赞不已：“林彪的115师只有5挺重机枪，其他各团有一个机枪连，但都是轻机枪。其他各连有4挺轻机枪，12挺冲锋枪，其他都是步枪。步枪很杂，有捷克步枪、汉阳步枪等等。而日有装甲车、小钢炮、投弹筒、歪把机枪、三八式步枪，这次胜利是用人命换来的。”
石小涵点头：“这次胜利，更增加了全民族的抗战决心。董事长，如果我们这次计划成功，你说轰动会有多大？”
柴永波微笑着：“我们不要功劳，只要人命。”
日军部署严密，所有街道都被封锁。只有少数外国记者和大量日媒体跟踪拍摄照片，其他的就是少量汉奸头子和汉奸队伍。
参加阅兵的部队在十点开始，有日军部朝市区挺进。柴永波看着精神十足的队列，下令开始射击。离街道足有五百米远的距离，十门迫击炮、六十支手持枪榴弹开始发射。
尖利的啸声传来，日军正在行进的队列慌忙卧倒。然而燃烧弹落地后，大火四起、炙热难忍，日军开始慌乱起来。
每炮五发燃烧弹，从近到远把日军包围在火场中。担任警戒的第三师团师团长藤田进中将，慌忙命令部下一万四千人反击。
然而，距离相差一里地，当日军赶到周围的发射阵地，人去楼空、只剩下无数的燃烧弹弹壳。敌军司令部对面的日军俱乐部，已经挤满了人群。亲临指挥的石小涵看着被踩踏的场面，叹口气说道：“迟早都是死，慌什么！”
陈凯手里的起爆器已经握在手里，他看到石小涵一点头，狠命的按下红色按钮。
“轰——”三层高的大楼突然倒塌，屋子里和场地周围的日军跟着遭殃。松井石根看着燃烧弹爆炸后,飞溅到人身上的凝固汽油就象猪油膏一样,粘稠耐烧。旁边的人用手去拍打、越拍火越大。
在地上滚动灭火又弄得全身是火，而且着火人的奋力挣扎，又把燃烧油块甩到旁人身上形成二次杀伤。松井石根下令机枪朝自己的部下射击，因为场地上发出的哀号是人毛骨森然，他要让部下用死亡来做解脱。
少数外国记者看到这种场面，急忙架起相机开始拍摄。松井石根一挥手，司令部的包围人员把记者包围起来。相机、摄像机都被砸碎。
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