民國二十六年十一月初，晉北的寒風卷著沙塵，掠過忻口的崇山峻嶺。大同失守的陰霾尚未散去，太原以北的忻口卻已然築起一道鋼鐵防線——傅作億率領的晉綏軍殘部曆經大同苦戰，雖傷亡慘重卻銳氣未減，與閻老西從全省調集的精銳合兵一處；韓複榘率領的三萬魯軍主力星夜兼程，從山東跨越千裡馳援而來，士兵們身著厚冬衣，扛著李辰支援的德式步槍，眼神中滿是赴戰的決絕；楊虎城的三萬西北軍也衝破潼關天險，帶著關中子弟的悍勇，進駐忻口西側防線。
三方兵力彙合，忻口戰場的中方總兵力瞬間突破二十萬。閻老西這回徹底拿出了家底：從李辰處購置的105毫米重炮、37毫米防空炮和自家工兵廠75炮儘數部署在忻口前沿，戰壕挖到丈餘深，鐵絲網層層纏繞，地雷區綿延數裡，連百姓都自發組織起運輸隊、擔架隊，將糧食、彈藥源源不斷送往前線。“忻口是太原的最後一道屏障，丟了忻口，太原就完了！”閻老西站在忻口指揮部的地圖前，對著將領們沉聲道，“我把棺材都準備好了，就在這裡與小鬼子拚到底！”
韓複榘拍著胸脯應道：“閻長官放心，我魯軍三萬弟兄，個個都是敢打敢拚的硬骨頭！李將軍臨走前交代，要我全力支援山西抗戰，隻要能守住忻口，我部願當先鋒！”楊虎成也附和道：“西北軍抗日的決心絕不輸任何人！忻口防線，有我們在，日軍休想前進一步！”
防線穩固、兵力充足，再加上八路軍承諾在敵後開展遊擊戰、襲擾日軍補給線，閻老西懸著的心終於落了地。此時的八路軍，早已不是初出陝北時的窘迫模樣——通過與李辰的貿易，陝北的石油、食鹽換來了充足的武器彈藥；李辰更是直接支援了大批德式步槍、機槍與迫擊炮，讓八路軍三個主力師實現了“人手一槍”，人均子彈超過兩百發，每個營都配備了兩到三門60或82毫米迫擊炮，戰力較之前提升了數倍。
自日軍進入山西以來，八路軍的遊擊戰便讓日軍苦不堪言。115師、120師、129師的部隊化整為零，潛入日軍後方，襲擊運輸車隊、破壞鐵路橋梁、端掉小型據點，日軍的中隊、大隊級補給線屢屢被切斷，前線部隊時常麵臨糧彈短缺的困境。“這些支那人的遊擊隊就像蒼蠅一樣，甩不掉、打不著！”日軍某聯隊後勤軍官在電報中抱怨，他們不得不分出大量兵力保護補給線，進攻忻口的勢頭也因此大打折扣。
十一月下旬，一則關鍵情報傳到八路軍總部：日軍第五師團的輜重聯隊，將從靈丘出發，運送大批糧食、彈藥、油料，支援正在忻口前線作戰的第五師團主力。這支輜重聯隊兵力約兩千人，配備少量裝甲車與騎兵，因一路未遇有效抵抗，戒備相對鬆懈。
“這是天賜良機！”八路軍副總指揮看著情報，眼中精光一閃，“拿下這支輜重聯隊，既能切斷忻口日軍的補給，支援正麵戰場，又能繳獲大批物資補充自己，還能讓全國人民看看八路軍的戰鬥力！”當即下令：由115師師長率領115師主力，在日軍輜重聯隊必經的平型關設伏，務必打一場漂亮的殲滅戰。
平型關地處晉東北，兩側是陡峭的山崖，中間是一條狹窄的公路，形如“口袋”，是設伏的絕佳地形。林師長率部抵達平型關後，立刻展開部署：以343旅為主攻部隊，埋伏在公路兩側的山崖上；344旅負責阻擊日軍增援與斷後；迫擊炮連部署在高地，瞄準公路中段的日軍集結點；同時，李辰應八路軍請求，從華北機場抽調的十架轟炸機也已抵達指定空域，隨時準備提供空中支援。
“弟兄們，李將軍給我們送來了好槍好炮，還有飛機支援，這一仗，我們必須打贏！”343旅旅長在戰前動員時，揮舞著拳頭大喊，“讓小鬼子知道，八路軍不是好惹的！”士兵們握著嶄新的步槍，腰間掛滿子彈，迫擊炮手校準著炮口，眼中燃燒著殺敵的怒火。
十一月二十五日清晨，天色微亮，平型關的公路上響起了汽車的轟鳴聲。日軍第五師團輜重聯隊的車隊緩緩駛來，百餘輛汽車、馬車首尾相接，滿載著彈藥、糧食與油料，士兵們坐在車上，有的閉目養神，有的閒聊打趣，根本沒意識到死亡的陰影已然籠罩。他們自恃裝備精良，又從未在山西遇到過大規模伏擊，戒備心降到了最低。
“目標進入口袋，準備攻擊！”林彪通過無線電下達命令，聲音低沉而堅定。
當日軍車隊全部進入伏擊圈，公路中段的信號彈驟然升空。“打！”隨著一聲令下，兩側山崖上的八路軍將士同時開火，密集的子彈如同暴雨般傾瀉而下，迫擊炮也對準日軍車隊發起轟擊。日軍的汽車瞬間被擊中，燃起熊熊大火，油料泄漏引發連環爆炸，公路上頓時一片火海。
“敵襲！快反擊！”日軍聯隊長反應過來，嘶吼著下令，士兵們慌忙跳下車，試圖依托汽車構築臨時防線。但八路軍的火力太過猛烈，人均兩百發子彈的充足供應，讓機槍、步槍的射擊從未停歇，日軍士兵剛露頭便被擊斃，根本無法組織起有效抵抗。
更讓日軍絕望的是空中的打擊。十架轟炸機呼嘯而至，機翼下的炸彈精準命中日軍的裝甲車與彈藥車，優質TNT炸藥引發的衝擊波將日軍士兵掀飛上天，汽車殘骸、物資碎片散落一地。轟炸機在完成轟炸後，還低空飛行，用機載機槍掃射逃竄的日軍，徹底粉碎了他們突圍的企圖。
“八嘎！支那人怎麼會有這麼強的火力？還有飛機支援？”日軍聯隊長看著眼前的慘狀，目瞪口呆。他原本以為這隻是一場小規模的遊擊隊襲擾，卻沒想到遭遇的是裝備精良、配合默契的主力部隊。
八路軍將士們趁勢發起衝鋒，戰士們端著步槍，高喊著“衝啊！殺鬼子！”衝向公路，與日軍展開白刃戰。日軍雖負隅頑抗，但在八路軍的勇猛攻勢下，很快便潰不成軍。有的日軍士兵試圖躲在汽車底下頑抗，被八路軍戰士用手榴彈炸死；有的試圖沿山崖逃竄，卻被埋伏在兩側的八路軍士兵一一擊斃。
戰鬥持續了不到半天，便以八路軍的完勝告終。戰場清理完畢後，統計戰果讓所有人都振奮不已：此次平型關伏擊戰，共殲滅日軍1500餘人，擊斃聯隊長以下軍官數十人；繳獲汽車80餘輛、馬車百餘輛，糧食500餘噸、彈藥100餘萬發、油料200餘桶，還有大量的槍支、火炮、電台等軍用物資；而八路軍僅傷亡不到500人，以極小的代價取得了輝煌的勝利。
“勝利了！我們打贏了！”平型關的山崖上，八路軍將士們歡呼雀躍，舉起繳獲的日軍軍旗，臉上滿是勝利的笑容。消息迅速傳遍全國，各大報紙紛紛頭版報道“平型關大捷”，稱讚八路軍“首戰告捷，重創日寇”，徹底打破了“日軍不可戰勝”的神話。
國府也通電嘉獎八路軍：“115師於平型關奮勇殺敵，重創日軍輜重聯隊，截斷敵軍補給，支援忻口前線，功不可沒！特予嘉獎，望再接再厲，為抗戰再立新功！”李辰收到消息後，也笑著對身邊的參謀說道：“八路軍打得漂亮！有了這些繳獲的物資，他們的戰力又能提升一截，敵後遊擊戰也能開展得更順利了！”
而平型關大捷帶來的最直接影響，便是忻口前線日軍的補給徹底中斷。正在忻口發起猛攻的日軍第五師團，原本指望這支輜重聯隊送來的糧彈維持進攻，卻沒想到物資被截、聯隊被殲。前線日軍的彈藥很快告急，飛機因缺乏油料無法起飛，坦克因沒有燃油變成廢鐵，士兵們的糧食供應也銳減，每天隻能分到少量的餅乾與罐頭，士氣一落千丈。
“支那人太狡猾了！補給線被切斷，我們的進攻根本無法繼續！”日軍第五師團師團長板垣征四郎對著通訊兵怒吼，卻毫無辦法。忻口防線的中方部隊本就兵力雄厚、工事堅固，如今日軍失去補給，戰力大打折扣，再想突破防線更是難如登天。
連續數日，日軍在忻口發起的進攻都顯得力不從心。沒有了飛機的空中支援，沒有了重炮的火力掩護，日軍的衝鋒在中方密集的火力網麵前，如同以卵擊石，士兵成片倒下，卻連中方的前沿戰壕都無法觸及。韓複榘的魯軍、楊虎成的西北軍與閻老西的晉綏軍協同作戰，依托工事頑強抵抗，多次發起局部反擊，收複了部分被日軍占領的前沿陣地。
八路軍在平型關大捷後，更是加大了敵後襲擾的力度。120師、129師的部隊頻繁出擊，破壞日軍的鐵路、公路，襲擊小型據點與運輸小隊，讓日軍的補給線徹底陷入癱瘓。日軍多次試圖派出部隊重建補給線，卻都被八路軍遊擊隊襲擾，損失慘重，最終不得不放棄。
十一月底，日軍大本營收到忻口戰場的戰報後，深知繼續進攻已無意義。平型關大捷讓日軍損失了大量物資與兵力，忻口防線的中方部隊戰力強悍、補給充足，而日軍則糧彈匱乏、士氣低落，再打下去隻會徒增傷亡。無奈之下，日軍大本營下令：終止忻口進攻，部隊後撤至大同、朔州一帶休整，重新規劃山西戰局。
消息傳到忻口前線，中方將士們歡呼雀躍。閻錫山站在指揮部的地圖前，看著日軍後撤的標記，長舒了一口氣：“平型關大捷真是及時雨！切斷了小鬼子的補給，我們忻口防線算是守住了！”韓複榘與楊虎城也相視一笑，連日來的苦戰終於換來了勝利，太原的安全暫時得到了保障。
1937年的冬天，晉北的寒風依舊凜冽，但平型關的勝利與忻口的堅守，卻為這片飽受戰火蹂躪的土地帶來了希望。