时许，日军第5师团第21旅团后续部队由东向西缓慢进入乔沟峡谷公路。

当日军先头部队进入关沟与辛庄之间的岔路口时，随着信号弹的发射，115师685团打响第一枪，随即686团和687团也加入战斗，两侧山岗上的步枪和机枪一齐开火，手榴弹、迫击炮同时倾泻而下。

日军开始利用汽车及地形反击，并企图抢占老爷庙以北高地。

101下令686团以一个营的兵力抢占老爷庙，经激烈战斗，115师最终占领老爷庙制高点，并依靠占地优势对日军猛攻。

同时，115师骑兵营和独立团截击了日军的援军。

日军轰炸机来袭，不得己，101命令全体人员冲下山去与日军混战在一团，避免了重大伤亡。

战至下午1时，被围日军1000余人全部被击毙。

不可一世的日军犹如被人当头一棒，打破了日军不可战胜的神话。

教员评价道“每个月打得一个较大的胜利，如像平型关台儿庄一类的，就能大大地沮丧敌人的精神，振起我军的士气，号召世界的声援。”

校长致电朱德、彭德怀：“25日一战，歼敌如麻，足证官兵用命，深堪嘉慰。”

法国巴黎出版的华文报纸《救国时报》、英国《每日先驱报》等国外报纸纷纷发表评论，祝贺中国抗战的首战大胜利。

平型关大捷鼓舞了东南亚各国的爱国华侨，他们纷纷捐钱捐物支援祖国抗战。

美国等西方国家也成立援华组织，集合游行，抵制日货、拒绝出口钢铁给日本用来制造武器，声援中国抗战。

平型关大捷向世界展示了中国人民抗击日本侵略者的坚定决心和顽强斗志，让世界看到中华民族是一个不可欺侮的民族，中国人民是一支不可战胜的力量。

中国人民开始增强了抗击日军的坚定决心，高层内部也停止了议和投降的讨论。