八路军前方总部就住在离河东村不远的南茹村。聂荣臻与林彪一起赶到南茹村，向总部汇报平型关大战的情况。朱德兴奋地拉着他们的手说："你们打得好，打得好啊！出师第一仗就击破了'皇军'不可战胜的神话，'恐日病'和'亡国论'都是错误的。"9月26日，毛泽东致电朱德、彭德怀："庆祝我军的第一个胜利。"同时指出：八路军要"向恒山山脉及其东、西、北三方向突击，展开敌人侧面游击战争的计划，暂时当无执行的条件，要待敌人更深入，后方更空虚时才能执行。"9月30日，林彪、聂荣臻致电毛泽东、朱德、彭德怀，总结平型关战斗获胜的主要原因是：集中使用兵力和采取了突然袭击的作战方式。
几个争议的问题
是平型关战斗还是平型关战役问题。在一些重要的抗战史著作中，不加任何说明地把平型关大捷称之为"平型关战役"。结果是，时至今日，相关史书中称"平型关战斗"者有之，称"平型关战役"者有之，让人莫衷一是。
实事求是地讲，平型关大捷虽然意义重大，但只是一场典型的作为配合正面防御而进行的短暂的伏击作战，从"战斗"一下子提升到了"战役"的水平，无论从文献档案资料，还是从当事人的回忆来讲，都是没有根据的。
"平型关战役"以前，日军已经侵占山西恒山以北、关岭以东的大部分地区。以此为基地，日军以其主力向西欲横越关岭，进而占领全山西。中国第二战区司令长官阎锡山同共产党方面的代表一起制订了"平型关战役"计划，拟诱敌进入平型关以西的沙河镇（繁峙县城东60公里处）至繁峙县城之间地带，中国军队随之截断关岭，再从五台山、恒山南北两方面钳击聚歼日军。但敌我双方在关岭一带刚刚交锋，阎锡山却突然下令放弃诱敌入关的计划，要求死守关岭防线。这样，敌我双方在以平型关口为中心的东跑池、团城口、迷回村、鹞子涧一线展开激烈的争夺战。日军在平型关一线无尺寸进展，其援军便从浑源、灵丘及河北涞源等县源源不断向平型关一带增援。后来，日军突破恒山山脉内长城防线上的要隘茹越口，进占繁峙县城。平型关一线中国守军的后路被切断，被迫向忻口地区撤退。"平型关战役"宣告失败。
因此，我们通常所说的"平型关大捷"，只是"平型关战役"中的一次侧面战斗，是八路军一一五师在关岭一线以东附近地带伏击日军增援部队取得的一次胜利。
歼灭日军人数问题。平型关大捷是八路军在抗日战争期间第一次与日军交手，并且是以师为单位对日作战的仅有的一次，还取得了相当的战绩，在当年极具宣传意义。所谓八路军一一五师一役歼灭日军第五师第二十一旅主力，或歼敌10000、4000、3000等种种侧重于宣传的说法，曾经流行了很长时间。
20世纪80年代以来，内地史学界对平型关战斗史实进行了某些讨论和考证，过去的一些说法得到了订正。关于平型关大捷的歼敌人数，目前一般大陆学者都已接受了1000余人的说法。这种说法是有相当根据的，既可见之于当年率部参加平型关大捷的杨得志等人的回忆，也可见之于当时前线部队的战报。关于平型关大捷歼敌数字的最早也是最重要的依据，是八路军一一五师师长林彪于战斗第二天，即1937年9月26日率部队撤出战斗之后，给中共中央军委的战报。该电说："昨日与敌第二十一连（联）队战斗一昼夜，将敌歼灭一千余人"。
台湾学者认为，日军此次战斗中被伏的主要还是两个汽车中队连同行李大队等辎重部队，两部分日军其实只有"283人"，即辎重队"共86人"和汽车队"兵要员6人、士兵15人"再加上矢岛中队"176人"。因此，台湾学者坚持此次战斗中八路军并没有取得重要战果，也就歼灭了两三百人。
近年来，著名学者杨奎松发表文章，综合内地、台湾和日本方面的资料，考证认为在整个战斗过程中，日军被歼灭的既不是1000余人，也不是约200人，应是四五百人。关于这个数字，还在这次战斗之后不久，朱德就公开肯定过。他在1937年年底公开发表的著作中曾明确讲：此次战斗"他们（指日军）死了五百人"。
民间研究者萨苏利用日方资料，综合分析认为，平型关大捷中日军伤亡千人应该不是一个很离谱的数字，是比较可靠的。
总的来说，平型关大捷歼灭日军1000余人，还是比较可靠的。当然，这个问题也还有进一步探讨的余地。
被歼日军主要是战斗部队还是非战斗部队问题。关于平型关战斗中八路军一一五师作战的对象，过去抗战期间八路军宣传部门的说法，通常是泛指日军第五师团第二十一旅团第二十一联队第三大队。20世纪八九十年代，多数相关战史著作以及相关回忆已经改变了说法，肯定被歼日军中有辎重部队。不过，内地正规军史编撰机关并未完全接受上述修正，仍强调被歼之敌为"第二十一旅团一部和辎重车辆"，或"第五师第二十一旅后续部队乘汽车100余辆，附辎重大车200余辆"。而台湾的学者则断然予以否认，坚持认为这次被伏击作战对象中没有日军战斗部队。
事实上，可以肯定的是，八路军在平型关的作战，主要是一次伏击作战。歼敌对象，主要是日军辎重队和汽车队，并非战斗部队。关于此点，参战的一一五师六八五团战斗详报即有明确的说法。它在战斗结束后不久即写道："此次敌参加作战部队为第五师团之二十一旅团（十九联队二十联队）输卒队及少数机械车队，均归二十一旅团长指挥。"
同时，也应当看到，八路军此次作战，也同日军的战斗部队进行了交战。只不过，它既不是辎重队的"后卫部队"，也不是"第二十一旅后续部队"，而应是前来援救的日军第五师团主力第二十一旅团第二十一联队第三大队的几个中队，和被伏日军非战斗部队的护卫部队。对此，日方史料有详细记载。据日方史料记载，当天被伏的日军非战斗部队是得到战斗部队护卫的，这包括"增援步兵１个小队"、汽车队的自卫小队，和"神代中队的高桥小队和病愈后的四五名士兵"等。另外，战斗至当天上午11时左右，正在担任平型关正面进攻作战的第三大队已得知自己的汽车队遭到伏击，曾立即出动包括机关枪中队主力在内的将近三个中队的兵力前往救援，但遭到八路军的阻击。该部与八路军的战斗一直激战到夜晚，因寡不敌众，自身形势十分艰难，始终未能突破八路军一一五师的阻击线，故而无法完成救援任务。八路军26日凌晨撤出战斗后，该部两天后才得以前进。由此不难确定，八路军此次作战的对象中不仅有日军主力部队，而且有相当强的自动火器部队，说与之作战的日军中有"第二十一旅团第二十一联队第三大队"，也并不为过。
但笼统地说，八路军在平型关战斗中歼灭"第二十一旅团第二十一联队第三大队和辎重部队一部"，容易给人以八路军以歼灭日军战斗部队为主的印象，这却明显不妥。因为，如果我们相信在这次全部过程（伏击和对峙）加起来不超过十几个小时的平型关战斗中，装备落后的八路军曾一举歼灭了大批装备精良的日军主力部队，这不仅与现有的第一手文献记述的情况不符，而且也与后来八路军因对日军作战过于困难而不得不坚持游击战方针这一总体情况相差太远。
"平型关大捷"实际中心战斗地点在平型关还是在乔沟？在山西省繁峙县东北，横亘着一条呈西北―东南走向的险峻山岭。此山岭明代称"平型岭"，清代称"平型关"，今称"关岭"，有的地图上亦将"关岭"标做"平型关"。关岭实为恒山山脉东南折之一段。岭脊上蜿蜒着一条残破颓败的明代长城，其中一道关口叫"平型关"。今天的平型关口上仍有关门券洞立于当路，门洞上方"平型关"三字依稀可辨。如果单从字面理解，这里似乎应当是"平型关大捷"的主战场。事实上，这里并不是当年八路军一一五师伏击日军取得大捷之地，而是当年"平型关战役"的中心正面主战场。
前些年，已有人考证出来，准确的伏击地点是在乔沟。查看一下地图，从平型关口沿砂石公路向东北方向走下关岭，即进入关沟。关沟东口斜对面是一座不太高的马鞍形土岗，一条呈东北―西南走向、长10余里的土沟把土岗分为两半--这条土沟就是乔沟。
乔沟南北为山岭所夹，南边的山岭比北边的山岭高许多。南山岭上矗立着"平型关大捷"纪念碑，立碑之处即为当年一一五师师长林彪指挥作战之处。山岭半腰建有"平型关战役纪念馆"；与纪念馆相对的沟北30多米处有一座关帝庙，又称"老爷庙"；庙后是一座小山，即当年伏击战中敌我拼命争夺的焦点"老爷庙梁"。在"老爷庙"前看乔沟，沟深五六米，沟底不太宽，草木茂密。当年日军及辎重皆行于沟底，并在此遭到伏击。
"平型关大捷"从兵力部署到全部战斗过程都是围绕乔沟这一中心地带展开的。因此，把此战称为"乔沟战斗"或"乔沟大捷"，或"平型关战役之乔沟大捷"，更为准确。但在大多数回忆介绍此次大捷的史料里，"乔沟"这一地名竟然几乎无人提及，实属憾事。