在洛川會議上，大家對堅持黨對紅軍的領導，堅持獨立自主的指揮原則，堅持在山地開展游擊戰，堅持紅軍要發動群眾、武裝群眾，組織群眾性的游擊戰爭等問題的認識是一致的，但對紅軍的作戰方針認識不一致。
毛澤東的立意很清楚，紅軍的作戰主要是游擊戰，雖然也提到在有利條件下消滅敵人兵團，但主要是前者。無論是插楊柳，還是老母雞下蛋，吃飽了飯再說，意思都是先發展了力量，才有打日軍的本錢。毛澤東想得很深很遠。
張聞天贊成毛澤東的意見。他認為抗日戰爭是持久戰，不能單拼消耗，主要的是發動群眾。
軍事上是發動廣大的游擊戰爭。中心擺在支持華北的持久戰，重點爭取太行山及其以東地區。作戰方面主要是游擊戰爭，總的是賺錢則干，不賺錢不幹，是保存我們的力量，盡量擴大我們力量。
但當時許多人想痛痛快快上前線，轟轟烈烈打幾仗，總覺得打游擊戰不過癮，不像民族英雄的樣子。許多人提出要打運動戰，或運動游擊戰，或游擊運動戰。
任弼時主張「不失時機地在有利條件下，集中力量消滅敵人」，所以紅軍的行動方針還是「獨立自主的山地運動游擊戰」。
周恩來根據他對形勢的分析，認為「還是運動游擊戰好」，主張「我們的地區，是布置敵人後方游擊戰爭，必要時集中力量消滅敵人」。
劉伯承也認為作戰方針應是「運動游擊戰」。
彭德懷的看法是，「運動戰的可能減少了一些」，但「游擊戰與運動戰是密不可分的」。
至於毛澤東器重的愛將林彪，據聶榮臻回憶分析，他的思想還停留在同國民黨軍隊作戰的那套經驗上，覺得內戰時期我們已經可以整師整師地殲滅國民黨軍隊了，日本侵略軍有什麼了不起！他對日本帝國主義的力量估計太低。
由於戰事緊張，山西形勢危急，軍隊急於出發，來不及對作戰方針進行充分的討論，在概念上作明確界定，八路軍的作戰方針就交給實踐來驗證和完善。
9月中旬，日軍兵分兩路向山西省會太原推進：一路由大同進攻雁門北關，一路由蔚縣、廣靈西撲平型關。後一路前鋒已進逼靈丘。負責指揮第二戰區的閻錫山，手忙腳亂，擬集中兵力與日寇在雁門關、平型關、沙河一帶舉行會戰，命八路軍一二零師進至雁門關以西的神池地區，側擊由大同南犯之敵，命一一五師急進平型關，配合友軍，側擊進犯平型關之敵。
形勢危急，八路軍不等改編就緒，即開始出動，3萬英勇健兒迅速離開陝北，宛如鐵血尖刀，先後出鞘，插向敵陣，準備為民族斬魔除妖。
平型關是河北與山西交界的險關，是內長城南端的要隘。從平型關以東的山口到靈丘縣東的河南鎮是一條西南、東北向的狹窄穀道，中間是通往平型關的必經之路。此地地勢險要，崖高數丈，陡峭如削，崖頂平緩，雜草叢生，是個伏擊殲敵的理想場所。一一五師首長想利用此地阻擊敵人。
師長林彪到前線後，向中央報告當前一一五師的行動計畫，擬以第三四三旅集中在平型關作戰，準備相機襲擊敵之左側後。
在延安的毛澤東獲悉此情況，非常著急，16日，他致電林彪說：「我軍應堅持既定方針，用游擊戰鬥配合友軍作戰。此方針在京與蔣何決定。周彭又在晉與閻當面決定，基本不要動搖此方針。」
此前，毛澤東致電彭德懷，要求他在山西、河北、南京，「均著重解釋我軍『獨立自主的山地游擊戰爭』這個基本原則，取得他們的徹底了解與同意」。
17日，毛澤東又致電朱德、彭德懷、任弼時及林彪等人，強調：「紅軍此時是支隊性質，不起決戰的決定作用。但如部署得當，能起在華北（主要在山西）支持游擊戰爭的決定作用。」
20日左右，林彪又提出一個設想，主張暫時集中一一五師全部，利用山西有利地形，消滅前進中的日軍一部，打一個勝仗，以提高共產黨和紅軍的威信，鼓舞全國人民抗戰信心。在前線的周恩來、朱德、彭德懷和任弼時等人也都有類似想法。
對此，毛澤東也是認可的。在9月份的一份電報中指出：「利用紅軍新到，壯其氣，而相機改變其做法，是一極好時機。」
隨後，周恩來、彭德懷與閻錫山協調了八路軍的行動方案：第一一五師在平型關側擊日軍，配合友軍作戰；第一二零師在晉西北活動，待機側擊進攻雁門關之敵。
毛澤東表達了自己對閻錫山的沙河決戰的看法，認為「閻錫山現在處於不打一仗則不能答覆山西民眾，要打一仗則毫無把握的矛盾之中，他的這種矛盾是不能解決的」。閻也許會被迫舉行決戰，「然而大勢所趨，必難持久，不管決戰勝敗如何，太原與整個華北都是危如累卵」。
在這種情形下，「今日紅軍在決戰問題上不起任何決定作用，而有一種自己的拿手好戲，在這種拿手好戲中一定能起決定作用，這就是真正獨立自主的山地游擊戰（不是運動戰）。要實行這樣的方針，就要戰略上有有力部隊處於敵之側翼，就要以創造根據地發動群眾為主，就要分散兵力，而不是以集中打仗為主」。「只有分散做群眾工作，才是決定地制勝敵人、援助友軍的惟一無二的辦法，集中打仗在目前是毫無結果可言的」。
這是9月21日電文，說明毛澤東是一直不同意前線指揮員要集中力量打一運動戰的思路的。
但是他也尊重前方將領的意見，在電文中，他表示，你們硬要集中兵力相機打一仗，當然可以，「但如許久還無機可乘時，仍以適時把中心轉向群眾工作為宜」。
9月24日，毛澤東複電周、朱、彭、任，最後決定：「林師及王震部即均使用於作戰」。前後方將領在關於集中八路軍一部側擊進攻平型關日軍，配合友軍作戰的部署上終於取得了一致意見。
9月22日，在日軍中素以兇狠著稱的板垣第五師團第九、第二十一旅團從廣靈、靈丘西進，向平型關一線撲來。
9月24日晚，一一五師主力冒著滂沱大雨向預定地域出發，設伏在平型關外兩側山地上，控制著由靈丘通往平型關的公路。其餘部隊留作預備隊，準備打擊援兵。
天剛亮，號稱「陸軍之花」的日軍第五師團第二十一旅團約4000餘人，以100輛汽車為前導，200多輛大車與騾馬炮隊居中，少數騎兵殿後押陣，大搖大擺地由東向西開過來。
這股日軍進入中國以後尚未遇到實質性的抵抗，自以為天下無敵，卻不知此時兩邊山地上中國軍隊已磨刀霍霍了，日軍仍趾高氣揚地進入了伏擊圈。
清晨7時許，林彪一聲令下：打！
頃刻間，機槍、步槍、山炮一齊怒吼，一股股憤怒的火焰，居高臨下地向日軍傾瀉。
日軍遭受這突如其來的猛襲，頓時一片慌亂，車撞著車，人擠著人，大批日兵紛紛倒斃。
但板垣師團畢竟是一支訓練有素、很具戰鬥力的部隊，很快組織起來反擊。
英勇的八路軍戰士絲毫不給敵人機會，如猛虎下山，衝上公路，同敵人展開了白刃格鬥。只見槍托飛舞，馬刀閃光，吼叫聲、爆炸聲，攪成一片。
戰鬥中，天空中忽然出現了日機。但由於八路軍正與日軍短兵相接，雙方混戰在一起，敵機不敢投彈，只能在空中盤旋幾圈，「嗡嗡」地干叫幾聲後，便又飛了回去。
戰鬥至中午時分，被堵截在山谷中的1000多名日軍全部被殲滅，擊毀其全部輜重車輛。板垣組織的增援部隊被獨立團和騎兵營阻止在靈丘以北和以東地區。
一一五師這支未被蔣介石百萬大軍剿滅的共產黨精英部隊，首戰平型關，與日軍開戰，就破了「皇軍不可戰勝」的神話，把日軍寫有「武運長久」的軍旗踩在腳下。在華北國民黨軍一潰再潰的情形下，平型關大捷是引人注目的，祝捷電報、信函如雪片似地飛向延安和在華北的八路軍總部。蔣介石、何應欽等大員發來了充滿溢美之詞的嘉獎電報。
但是，此次戰役也並非完美無缺。在戰役開始前，林彪原想利用險要地形，以很小的代價創驚世之舉，雖然襲擊成功，但由於八路軍第一次與日寇交戰，沒有經驗，不善於作疏散隊形之作戰，並沿用國內革命戰爭時期的做法，想多活捉敵人，大家攏在一起叫「老鄉，繳槍！」這話日軍不懂，而且他們也不是老鄉，用槍彈回擊。日軍驕橫異常，戰鬥力強，打敗負傷了還頑抗到底。因此在戰鬥中，八路軍雖消滅了敵人1000餘名，但自己的傷亡也很大，亦達1000餘人。在總結報告中，林彪承認：「敵人確實是有戰鬥力的。」
由紅軍改編的八路軍是革命的種子，如照此拼將下去，未等日軍被消滅，自己不出8個月就會把老本拼光。而且平型關地區的作戰，本是第二戰區司令長官閻錫山部署的，但他的部將有的畏敵不前，有的想保存實力，以致許多被包圍之敵突圍而逃，令人扼腕。而且事後閻也未加任何處罰。
這