当日夜，担负伏击任务的主力部队西进至平型关以东的冉庄、东长城村地域，杨成武则率独立团，以急行军速度向平型关东北的腰站一带穿插。
9月24日中午时分，腰站到了。杨成武举目望去，腰站东面有座高山，山顶有个马鞍形的隘口，那就是驿马岭。驿马岭是山西省与河北省的交界地。岭西是山西，岭东是河北。公路从隘口处通过。好地形！如果在隘口处设伏兵，这条细窄的公路就落入我们的火力网中了，日军万难通过。
杨成武命令一营做好战斗准备，占领驿马岭隘口。战士们贴着山根儿快步前进。突然，前面响起枪声，枪声夹杂着马嘶。杨成武一惊，快步赶上前，见一匹受伤的日军战马在草沟里翻腾，路面上横躺着两个日军尸体。
“怎么回事？”
尖兵排喜滋滋地向杨成武报告：他们正走着，忽然听到细碎的马蹄声。还没来得及隐蔽，公路拐弯处就冒出了一群高头大马，马上骑着穿黄军装的人，相距不到50米。排长眼明手快，看到这伙骑兵头戴钢盔，刺刀上还挑着一面日本旗，便大喝一声：“冲！”同时先敌射出一串子弹；战士们随排长冲上去，一边冲一边射击。敌人被这突然袭击打懵了，哇哇怪叫，战马在公路上被惊得前扑后蹦，有两个家伙枪还没端稳，就栽下来了，其余人骑着马掉头就跑。一共也就几分钟的事！
杨成武心想，日军也没什么了不起，不像国民党溃兵吹的那样。看来，他们已先期占领了驿马岭，我们还不知道。而他们对我们的神速接近也一无所知，所以才出现这场遭遇战。
杨成武命令部队立即占领公路两旁的山头，构筑阵地。这些山头虽然比驿马岭矮些，但仍可以堵住敌人的去路。
下午，侦察员报告，日军又一个联队从涞源城向腰站赶来了。情况严重。日军装备精良，人数又多，但他们不知道虚实，夜晚是绝不敢通过腰站的。那么明晨必定会有一场恶战，杨成武他们只有一夜的准备时间了。
为了打好这一仗，杨成武决定：一营在山上警戒；二营连夜进抵三山镇，切断广灵通往灵丘的公路；三营作为预备队，后撤至白羊堡宿营。
团指挥部随一营驻扎在山上。
刚刚入夜，天就下起毛毛细雨，还打起闪来。不一会儿，风声、雨声、雷声，一起在山间轰响，震人心魄。山水渐渐汇积，越蓄越多，越淌越急。忽听山上“呼啦”一阵响，不知哪里破了口子，滚滚山水卷着泥沙从战士们身下冲过。借着闪电的光亮，可以看见山冈里的战士们怀搂着步枪、手榴弹，静静地坐在一块块岩石上，任凭雨打水冲，没有人离开自己的位置。就这样，他们在雨中持枪坐到了天明。雨后向白崖台一带的伏击阵地开进。
9月24日白天，在断断续续的炮声中，前沿部队报告，敌人有于翌日大举进攻的可能。傍晚，师部又收到了阎锡山部队送来的一份“出击计划”，说他们担任正面防御和堵截。林彪和聂荣臻在马灯下摊开军用地图，把各方面汇集的情况又作了一番详细的研究，随后用电话下达了出击的命令：第三四三旅本晚24时出发，进入白崖台一线埋伏阵地，第三四四旅随后开进。
为了隐蔽，部队选择了最难走的毛毛道。天空布满了乌云，战士们担心下了雨耽误赶路，互相催促着快走。乌云越来越浓，天空越来越黑，瓢泼似的大雨终于落下来了。战士们没有雨具，身上的灰布单军装被浇得湿淋淋的，个个冷得发抖。天黑得像口锅，每个人只得拽着前面一个人的衣角，一不小心，就会摔倒。战士们希望多打闪，好趁着那瞬间的亮光放开步子往前跑。
最糟糕的是山洪暴发了，湍急的山洪咆哮着，盖住了哗哗的雨声。大家只得把枪和子弹挂在脖子上，手拉手结成“缆索”，或者拽着马尾巴从激流中趟过去。水越涨越高，走在前面的第三四三旅安然通过，后面的第三四四旅只过来了一个多团，另一部分被山洪拦住。聂荣臻看到有的战士急于过去被洪水冲走了，马上同林彪商量：“老林，我看三四四旅不必强渡了。过来了的作为预备队，没过来的立即转移，隐蔽待命，以减少不必要的牺牲。”林彪同意了。
25日拂晓，部队抵达白崖台一线的伏击阵地。此时雨也停了，天也亮了。部队按预定计划埋伏在公路南侧的山地。天还是阴沉沉的，冷风飕飕，又不能生火，战士们只有咬牙忍住，让沸腾的热血来烤干湿淋淋的衣服。
师指挥所设在一个较高的山头上，有一片小树林便于隐蔽。聂荣臻举起望远镜，看到部队隐蔽得非常好，经过一夜风雨，都变成泥人了，正好与阵地融为一体，不是事先知道，很难辨认出来。林彪单腿跪在聂荣臻身旁的草地上，也在用望远镜观察设伏的阵地和沟道通路。他对3个团的伏击阵地感到满意，只是对由于怕暴露目标而来不及占领的公路对面那个老爷庙制高点感到有些遗憾。放下望远镜，林彪以膝盖作支撑，在打开的公文上写着什么。站在一旁的参谋苏静不失时机地举起照相机，“咔嚓”一声，拍摄了一张照片。这张照片后来影响很大，成为平型关大战最珍贵的史料之一。
激战前的战场出奇的平静，除了平型关方向传来的稀疏炮声，公路上不见一个人影。
那时候，杨得志他们都没有手表，只觉得时间过得出奇地慢。六八五团的一营营长按捺不住了，跑到杨得志的指挥所。
“团长，鬼子怎么还不来？”一营营长着急地问。“打伏击嘛，就是要沉得住气，没耐性咋行。”杨得志问道：“你认为鬼子不会来吗？”“拿不准。”一营营长摇摇头。“没什么拿不准的，你赶快回到自己的指挥位置上去。师长强调过不准乱动，暴露了目标可不是闹着玩的。”副团长陈正湘挥挥手：“快走快走！注意隐蔽。”杨得志想起一营阵地上的机枪排，那里集中了全团10多挺机枪，特别嘱咐道：“要注意你那些机关枪噢！”六八六团埋伏在六八五团的东面，团指挥所设在一片玉米地里。
李天佑用电话询问了各营隐蔽的情况，接着问：“战士的情绪怎么样？”“早就上好刺刀了。大家的共同决心是：绝不辜负全国人民对我们的希望。”电话那边答道。
放下电话，李天佑说道：“战士们还穿着湿淋淋的单衣，小鬼子要是知趣，最好多送些棉衣。”
副团长杨勇一笑：“干脆钻进一支运输队，吃的、穿的，还有武器弹药就都解决了。”“嘘，你听啥声音？”山沟里传来了马达声，李天佑举起望远镜一望，只见公路上隐隐约约出现了汽车的影子，一辆接着一辆。汽车越来越近，头一辆汽车上插着一面“太阳旗”，坐着几十个日本兵，身着黄呢大衣，头上的钢盔闪光发亮，上着刺刀的步枪被揽在胸前。汽车后面还有一大溜的马车，接着开过来的是骑兵。车声呜呜，马蹄锵锵，声势煞是浩大！那些日军叽里呱啦，谈笑自若，完全没有意识到一场大祸即将临头。
李天佑正观望间，忽闻一阵枪声，子弹嗖嗖飞过，一片玉米叶正好落在他的帽檐上。李天佑一惊，难道被敌人发现了？不可能！我们的部队隐蔽得很好，一点儿也没有暴露。显然，敌人是在盲目进行火力侦察。他抓起耳机，询问瞭望哨：“喂，敌人全进了伏击圈了吗？”“通往灵丘的公路上已经看不见敌人了。”就是说，这是敌人的后尾了。李天佑放下听筒马上派参谋去报告师首长。
林彪发现第一辆汽车时和其他指挥员一样激动，鬼子终于上钩了。几位参谋悄悄挤过来，准备随时听候指令。毕竟是久经沙场的老将，他很快就镇静下来，仔细观察日军的兵力和火器，估计着敌人的抵抗能力。汽车一辆接一辆缓缓钻进他布下的口袋，100多辆！这个数目正合他的意，多了怕吞不下，少了又不过瘾。可再接着看，汽车后面跟着一大串骡马大车，连绵四五里，足有200辆。他有些遗憾，昨晚把第三四四旅的一个团落下了。
汽车很快就要穿过峡谷，可是后面的骡马大车却只进来了一半，正在他放下望远镜准备下令开火之时，聂荣臻用肘部碰了他一下。林彪举起望远镜，脸上露出一丝不易觉察的微笑，日军走在前面的汽车停了下来，看来是在等待后续部队跟上。天助我也！林彪放下望远镜，用手招来号兵和发信号的参谋。
此时，电台突然“嘀、嘀、嘀”响了起来，林彪将举在空中的手缓缓放下，急步朝电台走去。他是个非常谨慎的人，打起仗来如同一个老练的猎手，眼观六路，耳听八方。按原先的计划，阎锡山的晋军早该向东、西跑池和团城口之敌发起进攻了，为何还没有动静？他立即唤来一个参谋，吩咐道：“你跑步到友军阵地，催促他们按昨晚计划行动。告诉他们我们包围了日军一个旅团，让他们一面拖住岭上之敌，一面分兵增援我们。”
参谋拔腿跑下山坡。刚好通信参谋译出了电文，是杨成武从腰站发出的。
25日清晨，驿马岭一带的浓雾悄悄散尽，峰峦沟谷清晰地呈现在眼前，昨晚一场大雨，把岩石、树木、草地洗刷得焕然一新。被大雨淋了一夜的战士们顾不得疲劳，在紧张地擦拭枪支。
刚刚得到情报：今天凌晨，涞源城又开来了一个联队的日军，赶到了驿马岭。这样，杨成武他们面临的敌人就是两个联队了，兵力超出自己数倍。怎么办？杨成武提出，只有坚决阻击！我们有一个有利条件，就是敌人并不知道我们有多少兵力，只有猛打猛冲，毫不犹豫，使敌人对我们的兵力产生错误判断，它才不敢倾巢攻击。敌人已经占领了驿马岭顶上的隘口，我们要挡住敌人，最根本的办法就是想办法拿下它。杨成武让一连正面阻击，伺机冲击隘口；二连从右翼袭取隘口；三连则迂回攻占南面比隘口更高些的山峰，用火力压制隘口上的敌人。
“来了！”有人低声道，“嗬，这么多！”一群身穿土黄色野战服、提着三八大盖枪、戴着钢盔的日军下了隘口。他们摆开战斗队形，两三人一伙，利用岩石、土坎作掩护，探头探脑地向前逼近。一连的机枪首先开火。顿时，各个山头的枪弹齐发，眼见几十个敌人栽倒了。但是大群敌人并不后撤，而是呼啦一下散开，藏到隐蔽物后面同八路军对射。已经倒下的敌人居然也带伤爬起身，拖着枪往土沟里爬，继续攻击。
杨成武把情况报告师部。